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[硕士论文] 马雨生
电路与系统 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着卫星导航技术的不断发展,全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)包括美国GPS、中国北斗、俄罗斯GLONASS、欧洲Galileo等导航卫星系统得到广泛使用。四大卫星导航系统信号频率虽然分布不同,但都集中在1170~1610MHz频段内,这对兼容多种卫星信号多个频段的射频前端器件设计带来巨大的契机。接收机从天线接收的卫星信号较弱,环境噪声无处不在加上系统内器件自身的噪声,都将干扰卫星信号影响正常通信,对抑制噪声干扰并放大卫星信号的前端器件的研究则尤为重要。因此,覆盖GNSS频段的最前端器件低噪声放大器的设计研究具有突出的现实意义。
  本文针对应用于GNSS全频段接收机的高性能低噪声放大器,使用两级放大电路结构与宽带匹配技术相结合,并基于SMIC0.18μm MMRF CMOS工艺设计了一款工作于1.1~1.7GHZ频率范围内的宽带低噪声放大器。该宽带低噪声放大器第一级放大电路使用源极电感负反馈的共源共栅结构,输入匹配网络由切比雪夫带通滤波器结构组成,在最小噪声系数前提下拓展系统带宽;第二级放大电路采用共源结构,输出匹配网络使用π型匹配,实现共轭匹配提升系统增益;级间匹配网络引入并联峰化技术结合T型匹配,减少输入输出反射系数并拓展系统带宽。同时,利用电流镜构成有源偏置电路为晶体管提供稳定电流,栅漏极RC并联反馈和源极电感负反馈组成多重反馈结构提升系统带宽和稳定性。最后使用ADS软件进行原理图绘制,并做大量仿真实验优化。
  仿真结果表明,在工作频段1.1~1.7GHz范围内,噪声系数小于1.75dB,增益大于25dB,输入输出反射系数均小于-11dB,供电电压1.8V条件下功耗为16.5mW,且电路处于绝对稳定状态。因此,本文设计的低噪声放大器在保证较宽工作频率的同时,具有低噪声、高增益等特点,满足低噪声放大器的设计要求。
[硕士论文] 沈静静
控制工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着非线性电路在人们生活中各个领域的广泛应用,给人们的文化和物质生活提供了优越的条件,如在电力、通信、汽车电子、工业控制、航天航空电源等领域都发挥了巨大作用,由于非线性电路的不可靠性有可能影响整个系统不能正常工作,其重要性日趋彰显,并且人们对其稳定性及可靠性的要求也越来越高,因此,关于非线性电路的可靠性分析就显得尤为重要。近年来,区间分析在不确定优化问题、非线性、静力学、工程应用、动力学等领域有广泛应用,因此可以通过区间分析对电路的特性进行研究。
  本课题基于区间分析方法,针对不确定参数的非线性电路的主要性能参数进行了分析,同时以数值仿真建模法和泰勒公式理论为基础,研究了非线性电路可靠性分析的理论和方法。本文主要研究了以下几个方面的内容。
  (1)介绍区间分析的基本原理及其四则运算法则,针对不确定参数电路的可靠性分析问题,提出了一种通过电路中不确定参数的区间数来分析电路的主要性能值域的方法。
  (2)针对非线性电路传统建模方法的计算量大、建模过程复杂、耗时长等缺点,提出了一种数值仿真建模法来简化建模过程。分别介绍了二阶滤波电路和Boost变换器的工作原理,并得到两种电路主要性能参数的解析表达式。
  (3)针对传统非线性电路可靠性分析方法效率低、花费高等问题,提出了一种基于区间分析和一阶泰勒展开理论的区间分析方法,将电路中不确定参数和主要性能参数视为区间向量,运用泰勒展开法得到主要性能参数随不确定参数的变化关系,进而得到性能参数的变化范围。
  (4)最后以二阶低通滤波电路和Boost变换器为例,改变仿真电路模型中不确定参数值,通过软件仿真得到主要性能参数的仿真数据,并采用区间分析方法对主要性能参数进行分析,实现了典型电路主要性能参数的区间预测。针对含有不确定参数的非线性电路可靠性分析问题,得到基于区间分析的实验结果与仿真实验的结果十分接近的结论。
[硕士论文] 丁冠丛
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:激振器是研究材料结构动态性能特性(频率、谐振频率、振幅)的重要仪器之一。功率放大器是将给定的信号经功率放大器放大后驱动激振器,作为激振系统的重要组成部分,功率放大器性能指标的高低标志着激振器系统的好与坏。随着人们对激振设备精度、扩展性、控制方式等要求的提高,传统线性功放和模拟控制已经难以满足需求,数字化控制已然成为一种趋势。
  本文首先介绍了功率放大器的分类并对各类放大器进行了性能对比,分析了开关功率放大器应用于激振器的可行性,对单周期控制应用于开关功率放大器进行了理论分析并建立了基于单周期控制的控制模型,针对单周期控制开关功率放大器作为模拟控制存在的固有缺陷,给出了偏置补偿方案并用仿真试验进行了验证;在此基础上对单周期控制数字化的实现方式进行了研究和探讨,并根据激振器的应用需求设计了一款基于微处理芯片的开关功率放大器:以DSP28069芯片为平台,以数字单周期算法为核心,结合数字PI控制的数字开关功率放大器,用以提高对激振器控制的精度和驱动能力。该系统分为软件和硬件两部分,硬件包括电源电路设计、硬件选型、硬件保护、隔离驱动电路设计、检测和调理电路的设计等;软件包括数字PI算法程序、数字单周期算法程序、A/D采样程序等,实现了单周期控制的数字化。
  论文最后利用MATLAB/Simulink进行了建模仿真,包括对直流偏置问题补偿方案验证、功率放大器输出性能分析以及谐波畸变量分析,仿真结果证明了基于PWM控制开关功率放大器应用于激振器的可行性。
[硕士论文] 崔鹏鹏
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:相比于传统的自适应均衡技术,盲均衡技术因其具有不需要训练序列,并且可以有效消除码间干扰(ISI)的优点,而被研究学者广泛研究。在各种盲均衡技术中,分数间隔盲均衡技术对通信信号经过过采样处理,能够获得详尽的信道参数,有效避免因欠采样引起的频谱混叠,降低稳态误差。
  本论文以T/4分数间隔均衡器结构为例,以常数模算法为基础,针对常模算法收敛速度慢,稳态误差大的问题,展开一系列关于T/4分数间隔常模盲均衡的新理论和新技术的分析与研究,具体内容如下:
  (1)研究了支持向量机的基本理论,详细分析了基于支持向量机的T/4分数间隔盲均衡算法(T/4-FSE-CMA-SVM)的数学理论,将T/4-FSE-CMA-SVM与T/4-FSE-CMA进行了仿真对比,结果表明,T/4-FSE-CMA-SVM收敛速度快、稳态误差小。
  (2)分数间隔盲均衡算法(FSE)在均衡深谱零点的信道时效果较差,且收敛速度可进一步提高,本论文研究了T/4分数间隔判决反馈动量盲均衡算法(T/4-FSE-MCMA-DFE),判决反馈均衡器能有效降低码间干扰;而动量算法又能加快算法的收敛速度。将T/4-FSE-MCMA-DFE与T/4-FSE-CMA进行了仿真对比,结果表明,T/4-FSE-MCMA-DFE收敛速度快、稳态误差小。
  (3)分析了基于余弦代价函数的T/4分数间隔盲均衡算法(T/4-FSE-CCF),在此基础上,研究了T/4-FSE-CCF的Simulink仿真,T/4-FSE-CCF核心是对CMA的代价函数进行改进,构造余弦代价函数,T/4-FSE-CCF不再依赖统计模值R,将T/4-FSE-CCF与T/4-FSE-CMA、T/2-FSE-CMA进行了仿真对比,结果表明,T/4-FSM-CCF在均衡高阶QAM信号时,收敛速度快、稳态误差小。
[硕士论文] 梅恒荣
电气工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:随着现代电子设备中模拟电路复杂度和集成度不断增加,其可靠性和可维护性十分关键。但模拟电路存在可测节点少、电路信息冗余度高、容差性、非线性以及故障多样性等问题,使得模拟电路故障诊断发展缓慢。本文主要研究支持向量机(SVM)应用于模拟电路故障诊断,但其惩罚参数C和核参数g的选取不同严重影响其分类性能,为此,分别提出了基于改进粒子群算法和改进引力搜索算法来优化SVM的参数,并对线性和非线性模拟电路进行了仿真和实验验证。本文的主要研究内容如下:
  首先,研究模拟电路的故障诊断方法和用于优化SVM参数的群智能算法。通过分析模拟电路故障的特性,构建SVM进行故障诊断模型,利用小波包分解进行特征提取,群智能算法来优化SVM的两个参数,以获得最优的故障分类效果。
  其次,对易于陷入局部收敛的粒子群算法进行改进,通过引入新的动态惯性权重、全局邻域搜索、收缩因子和遗传算法中的变异操作,提出了一种基于改进粒子群(IPSO)算法优化SVM参数(IPSO-SVM)的改进型分类器。分别采用线性和非线性模拟电路进行故障诊断的仿真和实验。结果表明IPSO-SVM分类器的分类效果优于GS-SVM、AFSA-SVM、GA-SVM和PSO-SVM分类器,具有较强的全局收敛能力和较快的收敛速度。
  最后,为进一步提高模拟电路故障诊断的效率,缩短分类时间,通过引入粒子群算法中的惯性权重和全局记忆性、时变引力搜索策略和边界变异策略,提出一种改进引力搜索算法(IGSA)来优化SVM参数(IGSA-SVM)的改进型分类器,并用三个UCI数据和两个模拟电路验证其分类效果,结果表明IGSA-SVM分类器能有效地防止局部收敛并缩短了故障诊断的分类时间。
[硕士论文] 王宪玉
微电子学与固体电子学 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:D类音频放大器是一种开关音频放大器,工作时功率输出级的MOS管处于完全导通或者完全截止的状态,MOS管的完全导通或者完全截止是可以提高放大器效率的。在理论上D类音频放大器的效率可以达到100%,实际上也可以达到80%-95%。这就使此类音频放大器的效率高于传统的音频放大器。D类放大器在电视或者家庭音响等设备上应用比较广泛。
  本论文基于0.35μm BCD工艺,设计了一种高性能数字输入闭环无滤波器的D类音频放大器,力求其拥有高电源抑制比PSRR和低的总谐波失真THD,并运用Cadence软件平台对电路进行设计与仿真。本论文所采用的D类音频放大器的基本结构主要包括调制器、栅极驱动电路和功率输出级等子模块。本文综合了开环结构和闭环结构的优点,采用了一种新型结构-数字输入闭环D类音频放大器。该结构的输入信号经过调制器调制后的信号控制驱动电路驱动输出级输出信号,输出信号再从反馈环路反馈回调制器输入端,用于校正电源纹波和开关功率级的非线性。本文的D类放大器主要性能参数如下,电源电压输入范围4.5-26V,下面所有指标都是在电源电压为24V,输入信号频率1kHz负载8Ω条件下得到的;当负载输出功率为1W时,总谐波失真THD为0.1%,当输出功率为15W的时,总谐波失真THD为0.02%;在频率为1kHz时,电源抑制比PSRR为70dB;增益为20dB,频率20Hz-22kHz范围内,加A-wt Filter的噪声Noise为38.7μV;效率为85.7%;版图面积是8.07mm2。
[硕士论文] 吕美多
微电子学与固体电子学 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:在当今的集成电路产业中,混合信号的使用越来越广泛,而混合信号系统中离不开的便是模数转换器(ADC),它在无线传感网络、生物制药、工业发展、海洋探测、人工智能、可穿戴设备等领域均有着广泛的应用,对ADC的功耗、面积的要求也越来越严格,因此,设计一个低功耗、小芯片面积的SAR ADC具有非常重要的意义。
  本文使用Cadence软件,基于SMIC0.18μm CMOS工艺,设计了一个14位低功耗、小芯片面积的逐次逼近模数转换器。它主要包括以下五个模块:采样保持电路、带隙基准电压源、双电流锁存比较器、分段电容电荷型DAC以及逐次逼近控制逻辑。其中,带隙基准电压源使用自共源共栅结构代替传统运放,这样可以减少晶体管的数量,降低电路功耗,提高电源电压抑制比;比较器采用一种新型的双电流动态锁存结构,预放级和锁存级采取分离式的电流源,使快速锁存阶段与共模输入电压相互独立,解决了预放大阶段需要小电流、锁存阶段需要大电流的难点;DAC选用分段电容电荷型结构,该结构的匹配性优于其它类型;逐次逼近控制逻辑采用D触发器、JK触发器及三态门等进行搭建。整体电路仿真结果表明:当电源电压为1.8V,转换速率为10MHz时,无杂散动态范围(SFDR)为77.25dB,信噪比(SNR)为76.83dB,有效位数(ENOB)为12.47bit,信噪失真比(SNDR)为72.56dB,电路整体功耗为1.73mW,版图面积为0.047mm2,并且通过了DRC和LVS验证。
[硕士论文] 马建宇
电子与通信工程 东南大学 2017(学位年度)
摘要:随着无线通信的快速发展,毫米波频段通信集成电路已成为当前的研究热点。毫米波驱动放大器是收发系统中重要的组成模块,其作用是向功率放大器提供输入信号,以驱动功率放大器输出足够功率。研究毫米波MMIC驱动放大器及其实际应用具有重要的实用价值。本文基于0.15um pHEMT工艺设计了Ka波段的驱动放大器,在此基础上研制了驱动放大器模块并将其应用于W波段收发系统。
  本文在MMIC工艺以及放大器结构进行分析的基础上,对驱动放大器芯片的原理、设计仿真、测试及应用等方面开展工作。针对放大器的放大管选择、放大器级联结构、匹配电路等进行了详细分析。为了得到平坦的增益,较好的增益带宽积和良好的输入输出匹配,采用共源三级级联放大结构设计驱动放大器MMIC;结合MMIC工艺特点,对拓扑结构中需要用到的阻抗匹配网络,螺旋电感等进行电磁仿真,并结合放大管进行了整体联合仿真,最终完成了原理图和版图的设计与优化。
  该MMIC驱动放大器采用0.15um WIN PP15-51工艺进行流片。文中该芯片搭建了测试平台,并进行了在片测试,测得的放大器工作频段为24.5-31.5GHz、增益大于20dB、输出1dB压缩点大于22dBm,测试结果与仿真结果一致,达到了设计要求。论文在此基础上设计了毫米波驱动放大器模块,测得了放大器模块的指标参数。论文的最后将该驱动放大器模块成功地应用于94GHz的接收机系统。
[硕士论文] 李振南
集成电路工程 东南大学 2017(学位年度)
摘要:功率放大器是通信系统中的关键组件,它位于发射机的末端,是整个系统中功耗最大的模块,其工作效率直接影响着整个系统的能耗。随着全球无线通信应用需求不断地提出新挑战,为满足大数据高传输速率的要求,现代通信系统(WCDMA/3G/4G/LTE)采用了更加复杂的高频谱效率的调制方式,如正交分频复用(OFDM)或正交相移键控(QPSK)和正交幅度调制(QAM)等相移键控和幅移键控相结合的调制方式,这对无线通信系统核心部件之一的功率放大器提出了更高的要求。因此,设计高线性度、高效率的宽带射频功率放大器一直是研究的热点。
  本文采用0.28μm SOI CMOS工艺,设计应用于手机无线通信系统的1.8~3GHz高线性功率放大器。本设计结合SOI CMOS工艺高衬底电阻率的特性,功率放大器核心电路采用由4个MOS晶体管堆叠而成的stacked-FET结构,以获得高输出电压摆幅。本设计采用电阻分压网络给stacked晶体管提供适合的栅极偏置,以保证每个晶体管具有相同的栅源、漏源电压。通过引入外部栅极并联小电容(C2,C3,C4)以使栅极产生射频信号摆幅,在大信号状态下将系统地减小晶体管的漏栅电压摆幅,以克服晶体管低击穿电压的限制。功率放大器输入端采用电阻有耗匹配网络实现宽带特性,输出端采用负载牵引方法获得最佳负载阻抗。论文包括电路设计、前仿真、版图设计和后仿真。后仿真结果表明,在6.5V电源电压和1.9GHz工作频率下,功率放大器的线性功率增益为16.89dB,在1.8~3GHz频段范围内功率增益波动小于1dB,输出1dB压缩点为26.63dBm,饱和输出功率为29.64dBm,在1dB压缩点处功率附加效率为28.04%,最大功率附加效率为38.18%。
  本课题设计的高线性功率放大器各项性能满足指标要求,可以应用于手机无线通信系统发射前端。
[硕士论文] 袁康
集成电路工程 东南大学 2017(学位年度)
摘要:当今社会,随着通信技术的全面普及与飞速发展,人们对射频功率放大器的带宽和工作效率提出了更高的要求,宽带阻抗匹配网络作为宽带射频功率放大器的重要组成部分,其性能好坏直接影响信号源传输到天线的有效功率,因此对其设计方法进行研究和总结具有很高的应用价值。
  本文首先介绍了三种应用比较广泛的宽带功率放大器匹配网络设计方法:史密斯圆图法、实频法和经典智能搜索算法-退火法。在分析了现有算法的特点及不足之后,本文提出了改进型的分层遗传算法,该方法是在传统遗传算法的基础上,结合射频电路设计经验对其搜索效率进行了优化。改进点一是考虑到遗传算法可能出现的局部收敛情况,通过对元件参数的搜索范围进行分层,减少了早熟情况的发生;改进点二是结合射频领域中的设计方法,对生成的电路结构和参数进行评估和修正,并在初始种群中加入合理或可能性较高的结构和参数,提高搜索效率和运行结果的准确度。Matlab的仿真结果表明改进型的分层遗传算法运行时间低于100s,以MW6S004N功率场效应管为测试模型,1GHz带宽内转换功率增益可以达到70%以上,两项指标均优于现有算法指标。
  本文最后以INNOTION公司的YP3236W功放芯片为实际验证模型,完成了宽带阻抗匹配网络的设计,给出了实测数据,其性能达到了预期的设计要求,研究结果证明分层遗传算法在宽带匹配网络设计领域中具有一定的工程实用价值。
[博士论文] 王海鹏
电子科学与技术;电路与系统 东南大学 2017(学位年度)
摘要:瘫痪肢体运动功能的重建是康复医学研究领域的重要的医学难题。通过提取一个健康肢体运动的体表肌电信号,并将其转换为可以重建主动肌肉收缩力量大小的刺激信号脉冲,然后施加到瘫痪肢体进行功能性电刺激(FES),从而达到瘫痪肢体协调运动功能重建,这种方法称之为“肌电桥”。
  本论文主要涉及用于上肢瘫痪肢体运功功能重建的“肌电桥”相关的电路与系统设计研究工作,主要研究内容如下:
  1)研究常用的刺激电路结构,并设计三个刺激器:一个采用互补型电流源和时分复用方法(CCSTDM)的四通道脉冲触发式恒流功能性电刺激器、一个基于物联网的新型高压隔离可穿戴刺激器和一个用于电针刺激的恒压结构的隔离刺激电路。其中可穿戴刺激器已在东南大学附属中大医院康复科完成3例偏瘫患者刺激腕伸/屈动作有效性实验。
  2)在原有两通道“肌电桥”肢体运动功能重建装置的基础上,设计了穿戴式对侧自主肌电(EMG)信号控制的FES系统,并结合超再生接收机无线通信详细介绍了系统结构与软硬件设计。其中超再生通信技术中接收机芯片为东南大学射光所设计并拥有完全自主知识产权。
  3)设计了具有选择性刺激特点、使用安全并易于贴附的表面多位点刺激电极。基于该多位点刺激电极,并结合传感、通信和智能技术,设计了一种可穿戴的分布式多位点刺激电极选择性刺激原型系统,可以快速、智能优化确定刺激电极位点,达到舒适刺激。此外,为了提高FES在临床和家庭康复中的应用和方便性,设计了基于智能手机的安卓应用程序,用于运行搜索最佳刺激部位的算法。最后,使用健康受试者进行选择性刺激来验证原型,并进行疲劳刺激测试,初步讨论起抗疲劳特点。
  4)研究分析和对比两种应用于体表电刺激时去除刺激伪迹和刺激诱发的肌肉响应波(M-Wave)的干扰并有效地提取自主发力肌电信号的方法,包括消隐(Blanking)和模板消除两种技术。然后基于格莱姆-施密特预测误差滤波器(GS-PEF)完成了基于LabVIEW的去伪迹提取体表肌电(sEMG)信号原型算法验证。
  本文所涉及的创新点如下:
  1)设计一种互补型电流源作为驱动级,可实现高压、线性电流输出和隔离的功能刺激器,并使用队列思想标记触发脉冲信号和选择输出通道,利用微处理器控制单个高压模拟开关芯片MAX14803组成H型桥和多路复用电路实现四通道分时复用输出。有效减小核心刺激电路面积,并节约体积和成本。
  2)设计了一款可穿戴无线控制FES系统。该系统支持使用安卓手机等智能终端实时调节刺激参数,以应用于多通道体表FES实验使用。
  3)提出一种基于“肌电桥”方法并用于实时穿戴式高精度自主手部运动功能控制的FES系统。相比于课题组之前设计的双通道“肌电桥”系统,尺寸、功率和总成本都大大降低,为瘫痪患者在家中进行康复训练提供方便。
  4)基于分布式设计方法,结合智能安卓手机作为控制终端,搭建了一套可穿戴的选择性刺激系统,并基于该系统完成自动寻找最佳刺激位点算法可行性实验以及针对上肢肌肉刺激疲劳的初步研究实验,对研究解决多通道“肌电桥”贴附大量单电极以及增强肌肉刺激抗疲劳度都有重要意义。
  5)提出不预先使用消隐技术去除刺激伪迹,直接利用计算复杂度较低的自适应预测误差滤波器设计实时原型系统对刺激伪迹和M-Wave一起滤除,为下一步开展“同侧肌电桥”奠定理论基础。
[硕士论文] 毛子荐
电子科学与技术;物理电子学 东南大学 2017(学位年度)
摘要:随着光纤通信技术的蓬勃发展,超长跨距光传输系统在电力网等特殊通信网络领域得到广阔的应用。光放大器配置技术极大程度地决定了系统无误码传输距离。本文围绕实际工程应用需求,深入探究各类放大器的优化组合技术,以期发现前/后向拉曼放大器、掺铒光纤放大器(EDFA)、遥泵放大器(ROPA)间的内在联系,实现超长跨距光传输系统中光放大器优化配置,提高系统性能。
  论文首先介绍了超长跨距光传输的需求与技术进展。接着考虑了光纤中三阶非线性效应的瞬态、延时响应,建立了考虑拉曼散射效应的超长跨距光传输方程;重点分析了EDFA、ROPA与拉曼放大器的性能指标,实验验证了仿真软件的正确性。随后,重点分析了超长跨距传输中拉曼放大器泵浦光配置及其参数对传输系统性能的影响,获得了10波长信道超长跨距三阶双向拉曼放大器传输系统的最优配置:无误码极限传输距离366km。然后,仿真分析了遥泵放大器各项配置参数及其优化配置:掺铒光纤长度为11m,饱和功率900mW,接入位置距接收端90km;分析并获得了最优配置下10波长信道超长跨距遥泵放大器传输系统性能:无误码极限传输距离378km;各波长信道Q2值均超过FEC阈限8.5dB。最后研究了混合放大器传输系统的无误码极限传输距离,提出了新型的基于泵浦功率拉曼增强的多级遥泵与三阶拉曼混合放大器,仿真分析了由该混合放大器构成的传输系统性能与极限传输距离。新型多级遥泵混合放大器大大提高了传输系统性能。
[硕士论文] 邢金丹
电子与通信工程 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:射频通信系统中,源于射频器件自身存在的频率选择性以及多级元器件级联等造成系统不理想的幅相特性,主要表现为幅频特性的不平坦和群时延波动,使得传输信号发生畸变,影响系统的通信质量和传输速度。在发射机前端添加模拟宽带幅度均衡器或相位均衡器,是一种最直接且行之有效的改善方法[1],由于体积、功耗、复杂度等的考虑,适合高速率通信的模拟无源均衡器引起研究者们的关注。模拟无源均衡器的均衡量从几dB发展到十几dB,均衡带宽也从MHz发展到GHz[2],但是结构简单、调试方便、低功耗、小尺寸、超宽带以及适用于高频段的均衡器仍有待进一步的探讨和研究。
  本论文主要研究对象为模拟无源宽带幅度均衡器和相位均衡器。以传统集总元件均衡器为基础,采用电阻加载微带谐振枝节和悬置带线等效替换集总元件两种设计思路来实现结构简单、小尺寸、超宽带的幅度均衡器;相位均衡器方面,从X型全通网络出发,分析其相频特性和群时延关系,推导出几种实用的 T型均衡网络,实现宽带相位均衡器。根据不同的均衡频段与均衡目标,分别使用了集总参数结构、微带结构和悬置带线结构三种设计方法,最终设计了五款不同类型的幅度均衡器和三款不同类型的相位均衡器,其主要内容如下:
  1)介绍了均衡器的研究背景和国内外发展现状等,论述了均衡器在通信系统中的重要性和必要性。
  2)研究了射频器件的幅相特性及其对系统性能的影响;介绍了均衡器的网络分析方法;同时,简要概述了集总参数网络、微带传输线理论和悬置带线理论,分析了微带线谐振枝节的基本特性和等效电路,研究了悬置带线等效电容、电感的原理和方法。
  3)模拟宽带幅相均衡器的设计。首先,从RC并联网络和LC谐振枝节出发,引出多种常用集总参数均衡器;以微带传输线和悬置带线等效集总参数电路为基础,分别用微带枝节替换LC谐振枝和悬置带线等效集总元件,推导出微带结构均衡器和悬置带线均衡器;其次,根据均衡器网络分析方法,求解各均衡结构的传输函数,研究均衡器工作带宽、均衡量、时延波动等的影响因子;然后,用ADS和HFSS搭建均衡器仿真电路以及三维电磁结构仿真模型,仿真电路特性并进行调试与优化;最后,用 CADENCE绘制均衡器电原理图并印制电路板,以及生产加工后对PCB实物电路进行焊接、调试、测试以及结果分析。
[硕士论文] 袁野
电磁场与微波技术 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:自从无线能量传输的概念被提出并被各种实验证明有效可行以来,无线能量传输一直是电子行业从业者们致力研究的对象。研究者们经过多年的研究并通过各种不同的原理实现了能量的无线传递,我们不再需要又长又复杂的导线来实现能量的传递,这不仅减少了日常生活中的导体触电的危险,还为各种复杂环境下需求的能量传输提供了简便可行的方案,例如水下插拔的供电系统。
  近年来,无线能量传输早已悄悄进入我们的生活,例如各种使用无线充电的电动牙刷,机器人等电子产品,各大手机品牌包括三星,苹果也都先后推出了基于Qi标准的无线充电器,日本等国已经将无线能量传输系统运用于电动汽车的充电中。无线是未来发展的趋势,在不远的未来我们的生活将再也看不到繁杂的导线,有的只会是无线的方便。
  在无线能量传输的大家族中,基于磁耦合谐振的无线能量传输系统由于其具有很高的效率和中等的传输距离,具有很大的应用前景,一直都是国内外研究的热点。本文针对基于磁耦合谐振的无线能量传输系统进行研究和设计,力图在传输效率传输距离和实用性方面进行突破,主要研究内容和创新内容如下:
  一、首先对基于磁耦合谐振式的收发天线进行参数提取和等效模型的理论分析,并通过ANSYS HFSS仿真软件进行建模仿真设计出工作于6.78MHz和13.56MHz(ISM Band)的高效率的单收发线圈,分析各参量和不同馈电方式对其影响,创新性的提出一种基于电容匹配的自适应距离匹配,并设计加工完成实验。
  二、为使收发线圈在实际应用中不受外界金属等物质的影响,提出一种收发线圈的屏蔽设计,并通过ANSYS HFSS仿真软件进行建模仿真设计,最终加工验证试验设计的屏蔽效果。
  三、通过将多个谐振单元进行有序排列设计和控制谐振线圈不同圈数上的电流大小两种方法,均匀发射线圈在空间内的磁场分布,从而实现多接收终端技术。
  四、设计选取加工晶振,功率放大器,桥式整流,稳压等,与设计出的收发线圈配合形成完整的充电系统,最终实现能为手机充电,能为台灯、音响、风扇等小功率家电供电的无线能量传输系统。
[硕士论文] 肖筑文
电磁场与微波技术 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:作为频谱内唯一尚未得到完全开发利用的资源,太赫兹技术具有重要的应用价值和研究意义,成为近年来科学研究的热门领域。使用倍频的方式得到太赫兹信号源,广泛应用于通信、成像、雷达等近乎所有的太赫兹应用系统。特别是基于平面肖特基二极管技术的固态倍频器具有集成度高、工作稳定、成本适宜等优势,成为如今获得太赫兹信号源的主要方式。
  330GHz附近频段作为太赫兹频段的大气传输窗口之一,在太赫兹通信中有着潜在的应用价值。本文通过HFSS(High Frequency Structure Simulator)与ADS(Advanced Design System)软件联合仿真的方法,设计了一种基于平面肖特基二极管技术的330GHz零偏置平衡式三倍频器。通过将整个倍频电路划分为输入输出探针过渡、阻抗匹配悬置微带、低通滤波器等单元模块电路,在HFSS软件中完成仿真设计并导出S参数文件到ADS软件中,联合基于物理结构和本征非线性SPICE模型的二极管芯片三维电磁模型,对整体倍频电路进行谐波平衡仿真,使用软件间迭代优化的方式完成倍频器设计。
  本文对设计完成的330GHz倍频器进行加工、装配和测试。该倍频器实测得到最大输出功率为149μW,最低变频损耗为22.9dB。若能得到更大的驱动信号源,该结构的倍频器可以获得更好的倍频性能。
  为了给330GHz二倍频器提供前级驱动模块,本文又设计了可加电压偏置的170GHz平衡式倍频器,仿真结果表明最大输出功率为42mW,最低变频损耗为6.8dB。
  本文关于平面肖特基二极管的建模和倍频器电路软件联合设计的方法和经验可以为后续固态太赫兹倍频器研究和设计提供参考和借鉴。
[硕士论文] 冯震宇
电磁场与微波技术 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:太赫兹频域是一个有待全面开发的电磁波区域。二十一世纪初,越来越多的专家学者将其研究重心转向太赫兹领域,促进太赫兹技术走出实验室,转化为现实生产力。目前太赫兹技术已在医疗、军事、探测等领域显现出巨大的应用价值。在太赫兹系统中,混频器作为收发前端的重要部件,主要功能为实现太赫兹频谱的上下搬移,其性能与收发系统的实现密切相关。然而当频率升高至太赫兹,稳定可靠的本振源较难获得,因此谐波混频器成为了一种切实可行的思路。本文将围绕太赫兹混频器开展研究,并进行次谐波混频器设计。
  本文采用两种太赫兹电路设计方法,进行了实践、对比和改进。440GHz次谐波混频器采用基于单元电路的仿真方法,将电路结构拆分成若干个特定功能的部件电路,分别对其优化设计,最终整合并进行匹配设计。仿真设计工作由HFSS与ADS软件联合完成,采用Teratech的AP4/G2/0P64二极管芯片。仿真实现:在射频420~460GHz频带内变频损耗优于10dB。随后对其进行了加工,并在不同本振条件下对其进行了上变频测试。测试结果表明:当输入本振222GHz,驱动功率4.2mW时测试得双边带变频损耗在中频20GHz带宽内均优于15dB,可用带宽较宽。中频18GHz带宽内均优于13.7dB,最佳值11.5dB,且带内平坦无谐振,与仿真结果趋势一致。
  在此基础上330GHz次谐波混频器采用更先进的基于全局电路的仿真方法,以传输线结构为基础建立完整的电路等效模型,使所有电路结构都作为设计变量,直接进行混频器匹配设计,并使用混频器的整体指标约束其行为。与前者采用相同的二极管芯片,仿真实现:在射频300~350GHz频带内变频损耗优于7.7dB。对比发现基于全局电路的仿真方法设计优势明显。
  太赫兹混频器是太赫兹系统的重要组件,本文的研究工作将为太赫兹器件的设计提供经验和启发。
[硕士论文] 潘跃静
电子与通信工程 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:叶尖间隙是指发动机转子叶片尖端到发动机机匣的距离。叶尖间隙的实时测量技术在民用和军用的发动机研究和监控领域是非常重要的。减小叶尖间隙可以提高发动机的效率,降低能源的消耗,但是过小的间隙会给发动机的运行带来危险,在保证发动机安全的前提下,需要尽量减小叶尖间隙,故针对叶尖间隙的实时测量技术在发动机研究领域占据着重要的地位。
  本文首先介绍了目前常用的几种测量叶尖间隙的方法,通过分析对比发现微波测量技术可适用于叶尖间隙测量。然后本文分析了雷达前端的主要理论,研究了脉冲雷达收发前端的工作原理和主要结构,根据理论基础和指标要求,提出了脉冲雷达收发前端的总体设计方案,完成发射机和接收机中各模块电路的设计。
  本文提出了一种使用微波脉冲信号测量叶尖间隙的方法,利用了24GHz频率高,周期短的特点,发射两次脉冲信号(两次脉冲发射时分别有目标和无目标)。两次脉冲信号的间隔为N*T(T为载波周期,N为整数),比较两次接收回波的相位信息,通过信号处理得到叶尖间隙。
  课题的主要工作内容包括:
  首先,分析了雷达系统前端的主要基本理论,提出了总体设计方案和整体结构布局。
  其次,完成锁相源,脉冲信号源,滤波器和倍频模块的设计,并绘制各个电路模块的版图。
  然后,根据系统需要,选择合适的射频芯片,设计并绘制发射机和接收机的电路版图,确定电路布局和整体结构。
  最后,完成收发前端各电路模块的组装、调试和测试工作,对测试结果进行分析。
[硕士论文] 刘玉怀
电子与通信工程 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:I/Q正交调制是通信系统中的主要调制方式之一。单芯片I/Q正交调制器是目前通信系统主要的硬件实现平台。但受工艺以及器件误差的影响,在宽频带正交调制系统中,单芯片调制器的I/Q直流偏置很难实现一致,从而导致调制输出端存在载波泄漏。在正交调制设备中,载波泄漏过大,将会增加系统后级PA的非线性,使得发射EVM性能下降,同时还会降低系统接收端的灵敏度,使误码率增高,从而直接降低系统的性能。本文所研制的设备主要应用于 C波段宽带卫星通信系统中心站,频率覆盖范围2.4GHz~4GHz,系统要求正交调制设备的载波泄漏抑制为50dB,本文所研究的技术正是基于实现该指标而开展的。在宽频带正交调制系统中,产生载波泄漏的主要原因是由于输入到调制器的I/Q支路直流偏置的不平衡导致。因此要实现正交调制载波泄漏抑制,需要对调制器I/Q两路信号的直流偏置进行修正。目前修正正交调制I/Q直流偏置的方法主要有平衡技术、载波相移技术、基于功率检测器的矫正技术、数字基带矫正技术等。平衡技术主要用于窄带系统;载波相移技术、基于功率检测校准技术以及数字基带矫正技术虽然可实现较好的载波泄漏的抑制,但是需要增加复杂的硬件路,从而增加设备体积、成本以及功耗。
  本研究提出了一种基于LXI频谱仪LAN口自动闭环修正正交调制I/Q直流偏置修正技术。该技术主要是利用LXI仪器厂家提供的LXI接口规范,在PC机安装LXI仪器厂家提供的动态库驱动文件,然后编程通过LAN口读取 LXI仪器动态库文件中功率和频率测试参数,再通过配置正交调制设备中DA寄存器参数对其I/Q直流偏置进行修正。该技术的特点是采用自动闭环的方式,在不增加检波、AD、变频等硬件电路的情况下,实现对正交调制载波泄漏的高抑制,极大降低了设备的体积和成本。在-40℃~+70℃全温范围,本文实现了2.4GHz~4GHz频率范围载波泄漏60dB抑制,最终完成了8套设备的研制。本文研究的技术理论上可实用于任何频带的正交调制系统,是一种非常有意义的技术。
[硕士论文] 赵静波
电力电子与电力传动 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:随着电力电子技术和器件封装技术的发展,大功率电力电子器件的微型化和集成化程度不断提高,从而使变频器的容量得到大幅度提高,变频器散热系统设计已成为提升其性能的关键问题。
  而现有的变频器中采用的功率器件主要是以IGBT(绝缘栅双极晶体管)模块为主,变频器产生的热量绝大部分是由IGBT模块的功率损耗引起的,因此变频器的散热问题主要是变频器中IGBT模块的散热。本文从IGBT的电、热模型分析出发,结合 IGBT芯片的散热理论和变频器 IGBT模块的具体工作过程,以由6个IGBT模块(富士公司:2MBI660VN-120-50)组成的一款变频器展开,深入研究其散热问题的解决并加以验证。
  本文首先详细介绍变频器的工作原理和IGBT散热的基本理论,然后具体分析变频器IGBT模块的开关工作过程。然后在此基础上,对IGBT的电、热模型进行分析,进一步研究IGBT的工作特性和等效热路,并推导建立出三相变频器系统逆变电路部分的整体等效热路模型。
  接着,针对具体的变频器和IGBT模块,设计出满足要求的散热系统,并在热分析软件 Icepak中建立对应的系统级模型,展开变频器 IGBT模块散热的仿真研究,通过仿真结果对其散热问题进行总结分析。
  最后,搭建了变频器IGBT模块及其散热系统的实验平台并进行散热实验,对设计出的变频器IGBT散热系统的散热能力进行研究,将实验结果与仿真结果进行对比分析,结果验证了从电、热模型分析出发来进行变频器IGBT功率模块散热系统设计的思路的准确性。
[硕士论文] 张超
机械工程 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:随着电子信息技术的发展,电子设备在汽车中的比重越来越大,车内电磁环境也变得十分复杂。为了保证各电子设备正常工作,互不干扰,必须对电磁辐射加以控制,同时提高电子元件的抗干扰能力。电磁兼容技术作为解决车辆电磁干扰问题的主要手段,受到越来越多的关注,逐渐成为研究热点。
  DC/DC转换器是电动车辆动力系统的关键组件,其输入和输出电源线会产生大量的电磁辐射。因此,本文以DC/DC转换器为研究对象,对整个系统电磁辐射特性的仿真方法和辐射的抑制方法进行研究。具体研究内容如下:
  (1)基于传输线矩阵法,针对电动客车 DC/DC转换器及其相关电缆的电磁辐射,提出了一种系统性的建模和仿真方法。首先建立DC/DC系统电磁辐射仿真模型,通过对电缆进行网格划分,分段计算每单位长度的主传输线路参数。在此之后,每个段将被变换成等价的电路,使导入到电缆中的激励流经这样的等价电路,计算得到电流的分布。最后将电路求解得到的电流分布作为激励源,结合已经建立的系统三维模型进行三维电磁场求解,完成对DC/DC系统电磁辐射特性的仿真分析。
  (2)根据我国电磁兼容标准GB18655-2010设计并进行电磁兼容试验。首先,在半波暗室中搭建试验平台,对DC/DC系统进行测试,得到其辐射电场值。然后,将仿真得到的电场结果与测试结果进行对比。通过对比,验证了本文提出的DC/DC系统电磁辐射特性数值仿真方法的正确性。
  (3)为了解决 DC/DC系统的辐射超标问题,本部分对电缆辐射的抑制方法进行研究,并提出相应的整改意见。首先对电缆辐射及电缆屏蔽的机理进行了研究。然后分析了电缆的屏蔽层结构、屏蔽方式以及双绞线的节距对屏蔽效能的影响,并从改善电缆屏蔽效能的角度,提出降低辐射的方法。最后,研究了使用磁环、滤波器和共模扼流圈抑制电缆辐射的原理,为工程实践提供相应的理论指导。
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