静电悬浮系统中的调幅式直流高压放大器

静电悬浮系统中通常采用高压放大器提供的高压产生静电力。该文提出一种调幅式直流高压放大器 ,它由幅值调制、功率放大、变压器升压、线性检波组成主回路 ,通过电压负反馈构成闭环控制。对电路中各环节的特性进行了分析 ,并讨论了高压放大器的性能指标。当负载电容为 6 6 p F时 ,测得高压放大器的输出电压达 1.6 5 k V,脉动系数为3.5 % ,带宽 4 .9k Hz,最大功耗 5 .72 W。实验与分析表明 ,直流高压放大器采用高的载波频率和闭环结构后 ,可以拓宽放大器的通频带 ,提高输出高压的出力系数、波形质量与长时间稳定性。     

时分复用压电自感知执行器的传感与执行效果研究

利用压电片的正逆压电效应提出了时分复用模式的压电自感知执行器,应用于悬臂梁的振动主动控制中。从机电变换双向可逆效应角度阐述了时分复用压电自感知执行器的工作原理。当压电片的传感功能与执行功能快速切换时,对于模态频率较低的结构,相当于传感器和执行器是同时工作的。时分复用自感知执行器实现的关键是开关电路设计和时序控制。本文重点讨论了开关电路的设计方法,指出了开关应具有耐高压和高速等特点。以一阶模态频率为14.7Hz的铜悬臂梁为实验对象进行了实验研究,结果证明时分复用自感知执行器与独立的传感器和执行器具有基本相同的传感和执行效果。     

声子晶体材料与有源控制相结合的宽频噪声抑制方法

电力变压器噪声除了本体噪声产生的低频分量,还包含冷却风扇产生的中高频噪声。有源降噪方法对低频噪声控制性能好,且灵活可控,但降噪效果受制于通道数量。在不增加通道数量的前提下,为了拓宽降噪频率范围,提出声子晶体材料与有源控制相结合的降噪方法。以DSP为核心控制器搭建了基于LMS算法的双通道有源降噪系统,在此基础上开展了嵌入声子晶体材料的有源降噪系统降噪性能验证实验研究。实验结果表明,针对变压器100～400 Hz的低频噪声,双通道有源降噪系统单频最大降噪量约20 dB,多频总降噪量可达9 dB。设计了对500～1 000 Hz中高频噪声抑制作用明显的声子晶体材料,对600 Hz单频降噪量约14 dB。嵌入声子晶体材料的双通道有源降噪系统,最大总降噪量可达16 dB,优于单纯的有源降噪。可见,声子晶体材料与有源控制相结合,拓宽降噪频率范围、提高降噪性能的方法是可行性的。     

特高压输电线路的大截面导线微风振动特性

为了掌握用于特高压输电的大截面导线JL1X1/G2A-1520/125-481的微风振动特性,对该型导线建立微风振动控制方程,编程计算了8~80 Hz频段中16个等间距频率点处导线的双振幅值、允许振幅、单位功耗等风振特性,并利用波腹处的最大振幅确定了导线悬挂点在各频率点的动弯应变与动弯应力。研究发现:在自阻尼振动情况下,该型号导线双振幅值随频率增加先增加后降低,在20 Hz附近达到最大值,当振动频率为20~40 Hz时,导线的振动幅值超过其允许幅值;导线的单位功耗随振动频率的增加先增大其后降低,在40 Hz附近达到峰值;在20~40 Hz频段,导线的动弯应变与动弯应力水平偏高,超出了容许值。与普通截面导线的10~20 Hz危险频段相比,大截面导线JL1X1/G2A-1520/125-481的危险频段后移至20~40 Hz,此型号导线的防振消振方案应该重点考虑20~40 Hz频段。     

矿用本安型聚焦双频激电法激电信号接收系统设计

为解决聚焦双频激电法超前探测仪器应用于煤矿井下进行探测的问题,设计了矿用本安型聚焦双频激电法激电信号接收系统.该系统可产生双频PWM驱动控制信号,控制激励信号发送系统产生5路双频调制激励方波电流信号;通过井下测量电极及矿用传输电缆采集微弱激电电压信号,由锁相放大器进行信号处理后获得高低频电压幅值及相位等激电信息;矿用本安型人机界面实现探测数据及图像显示以及对整个系统的控制.研究结果表明:该接收系统产生驱动控制信号的频率为8 Hz及8/13 Hz、4 Hz及4/13 Hz、2 Hz及2/13 Hz、1 Hz及1/13 Hz四组中的任意一组,频率误差绝对值小于0.14%,激电电压幅值测量范围为±5 V,相对测量误差绝对值小于1.4%,满足实际超前探测要求.     

单片程控双二次MOS OTA－C钟型均衡器

本文提出了一种由ＭＯＳ型跨导运算放大器（ＯＴＡ）和电容（Ｃ）实现的程控双二次钟型均衡器。其钟型响应的中心频率、增益和带宽分别由各自的控制电流独立调节。该电路结构简单，易于集成。此电路工作在±５Ｖ电源电压下，电路的线性输入范围可达—１．５Ｖ到＋２．５Ｖ，中心频率可线性调节二个数量级以上，最大增益可达±２０ｄＢ．     

基于CORDIC算法的QDDS设计及其FPGA实现

设计了一种基于CORDIC算法的正交输出直接数学频率合成器(QDDS),并在ALTERA FLEX10K 系列FPGA上予以实现.该结构包括流水线32位相位累加器和16位CORDIC旋转器.系统的时钟频率20M Hz,频率切换器时为一个时钟,建立时间为20个时钟,频率为0.004 656 Hz,输出信号的频率为DC到8M Hz.     

利用频率控制反馈环实现CMOS高速放大器

分析了CMOS器件中限制放大器带宽的因素,并由此提出一种频率控制反馈方式来实现高速放大器,可将放大器的3 dB带宽扩展至10 GHz以上.采用低通网络分析法和零极点分析法对该方式扩展带宽的机制进行了分析,分析过程中引入了螺旋电感的集总电路模型.仿真结果表明,使用0.18 μm CMOS工艺设计的级连高速放大器,其3 dB带宽可达10 GHz以上.     

低压透平叶片表面合成射流非定常流动控制机理研究

基于Langtry-Menter转捩模型的SST湍流模型,通过求解三维非定常雷诺时均Navier-Stokes方程,数值研究了低雷诺数下合成射流涡发生器对Pak-B低压透平叶片吸力面流动分离的影响,揭示了低压透平叶片表面合成射流非定常流动的控制机理.结果表明,引入合成射流涡发生器能够抑制甚至消除低雷诺数下叶片吸力面上的流动分离.在雷诺数为25 000、自由流湍流强度为0.08%下,提高射流控制频率有助于增强合成射流涡发生器对低压透平叶片表面流动分离的控制效果,减少流动损失.当控制频率为10Hz时,叶栅出口的相对总压损失系数为0.42;当控制频率增加到20Hz时,相对总压损失系数仅下降到0.41.这表明,当合成射流控制频率大于10Hz时,继续增加控制频率来减少叶片表面流动损失的效果是不明显的.     

高压共轨柴油机压电喷油器的驱动响应特性

基于高压共轨柴油机压电喷油器的工作原理,设计了驱动电路,讨论了该驱动电路对执行器的保护及能量回收特性.建立了电路的数学模型,通过对模型的分析及仿真,探讨了采用脉宽调制(PWM)驱动方式时执行器响应特性与脉宽调制频率的关系,以及驱动回路阻抗对执行器响应特性的影响.以仿真结果为依据进行了试验,验证了模型以及仿真分析的正确性.对比试验的结果表明:相对电磁阀式喷油器而言,压电喷油器的驱动响应快、工作稳定,能够更好地满足高压共轨燃油喷射系统的要求.     

High temperature super-conducting (HTS) C-band oscillator with phase noise of -134 dBc/Hz

A high Q HTS cavity resonator with resonating frequency fo = 5.624 GHz was fabricated using high quality HTS film and high purity sapphire. The unloaded quality factor of the HTS resonator was as high as Qt = 1.09×106 at the nitrogen temperature, 77 K. A HTS local oscillator combining the high Q cavity resonator with a C-band low noise GaAs HEMT amplifier was then designed and constructed.The phase noise of the oscillator, measured by a HP 3048A noise measurement system, is -134 dBc/Hz at 10 kHz offset when the temperature is 77 K. This result is close to the best level reported by other groups in the world.     

单片接收机射频前端电路设计与仿真

无线通信对射频接收机的低功率、低成本、小型化要求较高。本文提出了基于 IEEE 802．16协议的低电压接收前端系统和模块的设计方案,给出了三级级联的低噪声放大器和双正交下变频混频器的设计电路。仿真结果显示该放大器在增益、噪声、线性度等指标上均达到要求,双正交下变频混频器镜像抑制度达52 dB以上,对低噪声放大器和混频器级联电路的仿真结果表明,该级联电路能够达到接收机RF前端电路的设计要求。     

基于DDS的高频率高精度信号发生器

为满足现代电子测量和无线电通信领域对激励源的需求, 采用DDS(Direct Digital Synthesizer) 芯片AD9854ASVZ 设计一款高频率高精度信号发生器。ARM Cortex-M3 内核的STM32F103VE 芯片作为系统的MCU(Microcontroller Unit); 在MDK-ARM 平台下用C 语言开发主监控程序和信号产生程序; 利用Python 工具在PC(Personal Computer)端编写人机交互界面, 通过串口实现PC 与MCU 之间通信; 设计低通滤波电路和多级放大电路对产生的信号进行噪声(杂散)抑制和幅度控制。测试结果表明, 该信号发生器输出信号失真小, 精度高,频率范围宽, 具备较好的稳定性。输出正弦波、方波的频率范围为DC ~150 MHz, 频率漂移100 PPB(Part Per Billion), 频率分辨率1 滋Hz, 输出信号幅度峰峰值可在10 mV ~20 V 范围内, 以10 mV 步进调节。技术指标满足大部分外场实验和工业应用的需求。     

剪切型减振器下钢轨振动衰减率及阻尼器调谐分析

通过建立基于谱单元法的钢轨元胞模型,并结合Bloch定理,研究了采用剪切型减振器钢轨的垂向振动衰减率.在此基础上,分析了调频式钢轨减振器(TRD)对钢轨垂向振动衰减率的影响.研究结果表明,剪切型减振器自身的振动特性使钢轨垂向振动衰减率在500 Hz附近出现了新的峰值;铁垫板、轨下垫板对钢轨垂向振动衰减率的影响主要体现在500 Hz以上的高频;剪切型减振器对钢轨垂向振动衰减率的影响主要体现在400 Hz以下的中低频;TRD能够大幅度提高其自身工作频率(取决于TRD质量和刚度)附近钢轨的垂向振动衰减率,装有TRD的钢轨在200～400 Hz内的垂向振动衰减率较未安装TRD时普遍提高了5倍以上;增加TRD阻尼能够有效提高钢轨振动衰减率.     

基于FPGA的多功能函数发生器

以C8051F040高性能单片机、AD9850和Altera Cyclone EPIC3T144 FPGA为核心,由控制模块、信号产生模块、放大模块、调制模块、键盘及LCD显示等模块组成的系统.实现了频率范围为20 Hz-20 MHz、步进为10 Hz.电压峰～峰值为6 yopp的正弦波信号输出;用FPGA产生的1 kHz的调制信号控制AD603放大器增益实现模拟幅度调制(AM)信号输出;根据调制信号幅度改变AD9850频率控制字实现模拟频率调制(FM)信号输出;用FPGA实现了2ASK和2PSK数字调制信号输出.     

基于MMDM的微小型自适应光学系统实验研究

建立了由微机械薄膜变形镜（MMDM）构成的微小型自适应光学系统，该系统具有低成本、低能耗、体积小的特点．在实验中验证了MMDM单个电极控制电压与其变形量的近似平方关系以及各电极产生形变的近似线性叠加关系．用叠代算法来控制MMDM，对系统进行了闭环实验与分析，结果表明此类系统可应用于星载光学系统．     

高选择性便携式正交锁相放大器研制

针对商用锁相放大器或虚拟锁相放大器体积较大、 价格昂贵, 无法集成在便携式设备中的问题, 利用信号相干检测原理, 设计并研制了一种基于ARM7的便携式正交锁相放大器, 包括两路参考信号相互正交的相敏检波器。为验证各电路功能, 详细测量了各模块的输出信号波形。利用信号发生器模拟产生待测信号, 对两路相敏检波器的输入输出关系做了标定, 并重点对所研制锁相放大器的性能做了测试和表征, 包括量程、 均值误差、 选频特性和检测下限等。实验结果显示, 系统测量下限小于等于5 mV, 检测范围为5~3 000 mV, 均值误差绝对值小于等于10 mV, 满度测量误差小于等于1%, 待测信号允许带宽0~50 kHz, 3 dB频带宽度小于1 Hz, 达到了便携式仪器的测量要求。     

High temperature superconducting (HTS) C-band oscillator with phase noise of −134 dBc/Hz

A high Q HTS cavity resonator with resonating frequency f₀= 5.624 GHz was fabricated using high quality HTS film and high purity sapphire. The unloaded quality factor of the HTS resonator was as high as Q _u= 1.09xl0⁶ at the nitrogen temperature, 77 K. A HTS local oscillator combining the high Q cavity resonator with a C-band low noise GaAs HEMT amplifier was then designed and constructed. The phase noise of the oscillator, measured by a HP 3048A noise measurement system, is ?134 dBc/Hz at 10 kHz offset when the temperature is 77 K. This result is close to the best level reported by other groups in the world.     

一种有源双平衡微波混频电路的设计与分析

采用系统分析的方法,从微波混频器基本原理入手,分析了本振反相型平衡混频器性能参数;在此基础上,采用芯片LT5522设计了一种有源双平衡微波混频器;对该接收机实物电路进行测试分析。设计的混频器在输入端添加了镜像抑制滤波器,在前级添加了低噪声放大器,因而使整个下变频电路具有良好的噪声系数,链路噪声系数小于1.2dB,结果满足要求。