超最小二乘椭圆拟合解调算法

小信号也稳定解调

该解调算法通过超最小二乘椭圆拟合补偿正交信号的椭圆畸变，并利用拟合参数暂稳特性，克服了传统椭圆拟合算法在相移信号幅度较小时失效的固有缺陷，实现了高精度和高稳定性的相位解调。

Gang, Zhang · Xu, Linguang · Ge, Qiang · 吴许强 · 俞本立

Journal of Lightwave Technology 2023

参数信息

响应线性度

99.997 %

最小可检测相位

3.16 μrad

动态范围

123.52 dB

技术优势

小信号也稳

通过监测李萨如图形弧长，当弧长小于1/4椭圆时沿用上一次拟合结果，避免了幅度过小导致的拟合失效。

精度更高

超最小二乘采用代数距离最小化并消除二阶噪声项统计偏差，相比传统最小二乘拟合更准。

幅值无关

实验证明该方案在任意期望信号幅度下都能高精度稳定解调，不受信号大小影响。

动态范围大

实现123.52 dB的动态范围（@1 kHz & 1% THD），可覆盖极宽范围的信号强度。

应用场景

• 高精度光纤传感：在光纤干涉传感中消除椭圆畸变，提高相位解调精度。
• 干涉型传感器相位解调：替换传统PGC解调算法，在信号幅度小时仍稳定工作。
• 远程振动与声学监测：用于远程振动和声学监测系统，提高微弱信号检测能力。
• 生化传感信号处理：在生化传感中用于信号处理，提升解调稳定性和精度。