微弱信號顯微鏡,，助力新型傳感器避開噪聲干擾

寂靜天花板

加州大學(xué)圣地亞哥分校的研究人員研發(fā)出了一種可以有效檢測瞬時(shí)微弱信號的檢測儀,，該儀器在信號領(lǐng)域具有顯微鏡的作用,。目前，該項(xiàng)研究成果已經(jīng)發(fā)表在 今年12月份的Science雜志上,。該項(xiàng)研究成果為高靈敏度接收器以及檢測非重復(fù)瞬態(tài)微弱信號實(shí)驗(yàn)裝置的進(jìn)一步研發(fā)奠定了基礎(chǔ),。未來，該項(xiàng)技術(shù)可能在聲 學(xué)傳感,、安全通信,、電子戰(zhàn)、遙感,、天文學(xué)和光譜分析中都會(huì)發(fā)揮重大作用,。

在 自然科學(xué)和通信領(lǐng)域中，有些信號隨機(jī)出現(xiàn),，且可能只發(fā)生一次,，例如分子在自發(fā)衰減過程中，會(huì)激發(fā)出一個(gè)微弱的附帶噪聲的信號,，捕捉此類信號一直是一個(gè)國際 難題,。利用傳統(tǒng)的方法和器件常常難以檢測，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的檢測方法有兩個(gè)限制,，一是接收器的采樣間隔要遠(yuǎn)大于瞬態(tài)信號的持續(xù)時(shí)間,，二是需要進(jìn)行多次測量。所 以,，傳統(tǒng)方法從理論上不能檢測到隨機(jī)瞬態(tài)的偶發(fā)信號,。
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為 了克服傳統(tǒng)檢測方法的局限性，加州大學(xué)圣地亞哥分校的研究人員研發(fā)出了一種頻譜克隆接收器,，它通過復(fù)制接收噪聲信號,，并產(chǎn)生多個(gè)噪聲信號的頻譜副本，然后 將這些頻譜副本進(jìn)行有效組合處理,，來實(shí)現(xiàn)在噪聲中檢測微弱信號的目的,。因此研發(fā)出的新型接收器理論上可以檢測到從前無法撲捉到的非重復(fù)瞬態(tài)信號。

在 Science雜志上,，研究人員表示,，他們研發(fā)的譜克隆接收器最適合領(lǐng)域是安全通信領(lǐng)域。如果采用新型接收器,，只要發(fā)送端發(fā)送單個(gè)脈沖信號就可以被新型檢 測器接收到,，而傳統(tǒng)的檢測方法是無法對該類信號進(jìn)行檢測的。并且,，新型接收器可以用于遠(yuǎn)距離通信,。以往，由于隨著距離的增加,，通信信號會(huì)被淹沒在噪聲信號 中,，因此傳統(tǒng)檢測器無法檢測到該信號,。而新型接收器具有更高的靈敏度，可以實(shí)現(xiàn)對微弱信號的檢測,。
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新型譜克隆接收器可以認(rèn)為是一個(gè)“瞬態(tài)信號顯微鏡”，它能突顯出噪聲和信號的區(qū)別,，能夠在較大的時(shí)間間隔內(nèi)檢測到微弱的瞬態(tài)信號,。譜克隆接收器通過可調(diào)光頻 率梳狀器對同一個(gè)快速脈沖信號創(chuàng)建多個(gè)頻譜，進(jìn)而從這些頻譜中提取出信號,，并對信號進(jìn)行重建,。其中，新型譜克隆接收器的靈敏度取決于頻譜克隆的個(gè)數(shù),。
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/ |: s' ?8 P0 j) c  N( k6 ~在聲學(xué)領(lǐng)域,，經(jīng)常會(huì)涉及到微弱信號檢測問題，如超聲探傷,、超聲檢測,、低信噪比下語音信號提取、聲波通信,、聲納探測,、水下安全通信等。如果能將該新型接收器技術(shù)引入到聲學(xué)傳感器件領(lǐng)域,，相信會(huì)為聲學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的許多技術(shù)難題攻關(guān),，帶來突破性的進(jìn)展。
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