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[硕士论文] 江辉
电力电子与电力传动 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:APF(Active Power Filter,有源电力滤波器)不单能够提取出电网中的谐波成分,同时能够实现谐波的抑制与无功的补偿。IGBT是构成APF的重要开关元器件,需要持续在高温、高频条件下运行,因而故障率较高。而一旦IGBT出现故障,APF将无法继续稳定运行。研究容错APF一方面可提高系统的容错性能,当有源滤波器发生故障后经容错控制而使系统继续稳定运行,另一方面容错APF仅有两相桥臂,实际应用中能够显著降低制造成本。同时整机功耗相对于六开关系统有了明显下降。因此,研究APF中逆变器的容错控制策略为提高APF运行的可靠性和安全性具有重要意义。
  为提高容错三相四开关有源电力滤波器谐波补偿性能,本文提出一种改进型三相四开关有源电力滤波器的SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation,空间矢量脉宽调制)控制方法。与传统SVPWM控制方法相比,该控制方法不仅可以显著减小误差电流量,而且易于程序编写。结尾通过仿真效果说明了此方法的正确性。针对传统容错三相四开关SVPWM控制方法要选择不同坐标变换的控制算法,提出基于电感电流的容错统一SVPWM控制方法。与传统SVPWM控制方法通过坐标变化计算参考电压矢量不同,该方法以电流变化量为控制目标,计算表达式形式统一,同时能有效减少控制电路计算量。最后仿真结果验证了该算法的有效性。主要研究内容如下:
  (1)研究和分析了三相四开关容错拓扑转换过程,同时在abc三相静止坐标系和dq同步坐标系下各自对容错有源滤波器进行了理论分析。该理论分析过程是对系统进行参数计算与控制方法选取的前提。
  (2)研究了一种改进型三相四开关有源电力滤波器的SVPWM控制方法。为提高容错三相四开关有源电力滤波器谐波补偿性能,提出一种改进型三相四开关有源电力滤波器的SVPWM控制方法。与传统SVPWM控制方法以电流误差量变化率为控制目标不同,此控制方法将偏离指令电流量减小至零。第一步求得基本电压矢量,第二步根据参考电流与偏差电流分析得到令偏离指令电流量减小至零的逆变器输出电压矢量。与一般SVPWM算法对照,此控制不仅可以显著减小容错APF输出的偏离指令电流量,增强谐波抑制的能力,而且能够非常方便的通过编写程序而完成。结尾通过仿真效果说明了此方法的正确性。
  (3)研究了容错三相四开关APF统一SVPWM控制方法。针对传统容错三相四开关SVPWM控制方法要根据A相、B相、C相的故障位置选择不同坐标变换的控制算法,该计算过程涉及大量的坐标运算,不利于容错控制的切换。基于电感电流提出一种容错三相四开关APF统一SVPWM控制方法,与传统SVPWM控制方法通过坐标变化计算参考电压矢量不同,该方法以电感电流变化量为控制目标,无需复杂的坐标变换计算,计算表达式形式统一,利于系统容错算法的切换。同时对上述求解方法进行仿真分析,首先完成容错APF系统仿真模块的设计,并计算求解出相关的系统参数。其次完成APF容错切换算法的仿真分析。最后进行基于电感电流的容错APF统一SVPWM控制仿真分析和比较。仿真结果表明该算法能有效减少容错三相四开关有源滤波器控制电路计算量,提高谐波补偿精度。
[硕士论文] 南志贤
控制工程 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:当前我国人口老龄化趋势日益凸显,心脑血管疾病已经成为威胁老年人健康的主要原因.生理信号能够表征人体的各项生命指标,而该类疾病的病理特征通常在生理信号层面得以体现,因此生理信号的研究对临床医学以及疾病的诊疗来说意义非凡.生理信号用于分析的前提是要对其进行处理以得到较为纯净的目标信号,于是就涉及到生理信号的滤波去噪.
  本文着重对四种典型的生理信号进行处理,采用滤波算法以及DSP Builder建模的方式设计数字滤波器对典型生理信号进行滤波处理.论文的主要研究内容如下:
  阐述本文对生理信号进行研究的背景及其意义,介绍了当下国内外基于生理信号的相关研究状况.了解到绝大部分基于生理信号的研究,信号分析之前均离不开对其进行去噪处理.
  在详尽论述生理信号的产生机理、特性以及数字滤波器的滤波原理之后,本文依据各生理信号特性设计了相应效能的数字滤波器,并仿真得到滤波器参数.
  将上述仿真参数应用到DSP Builder数字滤波器的建模,再把DSP Builder搭建好的数字滤波器模型经过Signal Compiler模块转换成标准硬件描述语言,为后续数字滤波器的F P GA实现所用.
  结合转换后的硬件描述语言以及所编写的激励脚本进行ModelSim仿真来验证数字滤波器性能;最终进行板级调试,利用Signal TapⅡ捕获实时信号并观察软硬件间的相互作用,将三部分结果对比得出所设计的数字滤波器的滤波性能符合生理信号的理论值范围.
[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] 李曦
电子与通信工程 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:超宽带通信技术以其拥有较高的数据传输速率、低功耗、低成本、安全性好、与传统窄带通信技术可共用频谱资源等优势,在各领域得到了较为广泛的应用,为解决无线通信技术中频谱资源稀缺和高速数据传输问题提供了新的思路。超宽带通信技术中最关键部分是产生合适的超宽带脉冲,因此研究如何设计性能优良的超宽带脉冲发生器具有实际意义。
  本文首先对超宽带技术发展历史和研究现状进行了介绍,接着详细介绍了超宽带技术原理、超宽带技术特点和应用领域,对比了超宽带技术与传统通信技术的优缺点,详细分析了各种超宽带脉冲波形的时域和频域特征。主要研究了雪崩三极管、雪崩三极管并联、雪崩三极管级联、阶跃恢复二极管超宽带脉冲产生电路,运用ADS软件进行了时域和频域的仿真分析。阶跃恢复二极管超宽带脉冲发生器产生的超宽带脉冲幅度低,雪崩三极管脉冲产生电路脉冲重复频率低,同时两种方式产生的脉冲波形频谱不满足FCC频谱标准,针对这些缺点,本论文做了优化设计。
  由于阶跃恢复二极管通常使用微带线反射原理产生超宽带脉冲,信号幅度过低,频谱不能满足FCC要求,本文提出了一种不需要微带线的方式产生超宽带脉冲的方法,运用双阶跃恢复二极管并联和RC微分电路相结合产生超宽带脉冲,该方法经过ADS软件仿真得到了脉冲幅度为4V的类高斯二阶导函数脉冲,其脉冲宽度约为1ns,-10dB带宽约为2GHz-6GHz。对雪崩三级管脉冲重复频率低,频谱不满足FCC频谱要求的缺点,本文运用双雪崩三极管并联和电容、电感相结合的方式产生超宽带脉冲,经过ADS软件仿真得到了脉冲重复频率可达50MHz的超宽带脉冲,其高斯一阶导函数脉冲宽度约为1.3ns,高斯二阶导函数脉冲宽度约为1.8ns,-10dB频带宽度约为2GHz-5GHz。仿真分析的结果和预期基本一致,两种方法产生的超宽带脉冲电路结构简单、易于实现,不需要进行频谱搬移即可满足有关的频谱规定,对超宽带脉冲发生器的实际应用有较好的参考价值。
[硕士论文] 周元
电子与通信工程 浙江理工大学 2018(学位年度)
摘要:在电磁轴承控制系统中,开关功放的输出特性对整个系统的设计和稳定起关键性作用,电流纹波特性以及不同电平的PWM技术是近年来研究的核心技术。对于电磁轴承系统而言,电流型开关功率放大器相较于电压型开关功率放大器,其系统稳定性更高,因此本文主要研究电流型开关功率放大器。
  本文的创新点主要有:一是在不涉及具体脉宽调制策略的前提下,建立基于主电路开关状态函数的统一化电流纹波模型,分析了利用电流纹波特性来实现转子位移估算的基本原理;二是结合统一化电流纹波-转子位移模型和具体脉宽调制策略,从时域和频域两方面分析开关功放输出电流纹波的特性;三是针对传统三角波比较法三电平开关功放的调制失效情况下,提出一种新型的混合型脉宽调制方案,并通过仿真和实验进行了验证;四是通过上述理论研究,设计电磁轴承电流型开关功放的各硬件模块,接着对其输出性能进行分析,并结合单自由度及多自由度电磁轴承实验平台进行功能验证。以上述创新点为脉络,本文的主要研究内容如下:
  首先,本文对电磁轴承以及功率放大器目前的研究现状进行了综述,提出本文的研究目的、方法等内容。分析电磁轴承的电感特性,建立差动控制策略下单自由度电磁轴承系统的线性化模型,并接着结合电流型功放、电压型功放以及磁通型功放的特性,分析电磁轴承的主要控制方案。
  其次,介绍电磁轴承开关功放的类别以及主电路拓扑结构,建立开关状态方程,接着根据不同电平分析其电流纹波特性(线圈电流、电流变化率、谐波幅值等)。然后根据电流纹波特性重点分析了其与转子位移之间的传递关系,推导出统一的传递模型,同时通过Matlab/Simulink仿真软件结合三种具体的脉宽调制技术对比分析了电流纹波特性之间的区别。
  接着,分析了三角波比较法三电平PWM开关功放的调制失效机理。在三电平PWM开关功率放大器的基础上,提出一种结合三角波比较法和采样保持法的混合调制方法,该新型功放对公共桥臂和负载桥臂分别进行调制,其中公共桥臂采用三角波比较法,负载桥臂采用改进型采样保持法,通过载波的幅值和静态电流误差均值来设置偏置电压,并通过仿真和实验验证了本设计的正确性。
  最后,完成所设计的开关功率放大器各硬件模块的设计说明,并基于Cadence设计软件对开关功放进行了硬件制作,重点分析了其线性度、谐波畸变(THD)、跟踪特性、电流纹波以及电流响应速度等性能。同时基于MP8675芯片设计降压型DC-DC开关电源,以提供位置传感器的电源电压。接着采用数字PID控制器在单自由度以及单侧飞轮转子电磁轴承实验平台上完成悬浮实验,并通过检测转子悬浮位置以及功率谱密度曲线分析其悬浮质量。
[硕士论文] 李建军
仪器科学与技术 中北大学 2018(学位年度)
摘要:FIR(有限脉冲响应,Finite Impulse Response)滤波器的相移具有线性特点,是数字信号处理领域的重要单元。随着信息技术的飞速进步,实时信号处理已成为现代电子系统的迫切需求。基于乘累加方式的FIR滤波器,运算速度无法满足实时信号处理需求。DA算法(分布式算法,Distribute Arithmetic)为高速FIR滤波器实现提供了新途径,通过查表操作实现复杂的乘法运算,再结合简单的加法操作就能完成实时信号处理。
  本文研究了基于DA算法的高速FIR滤波器设计与实现,利用FPGA作为高速FIR滤波器的实现平台。首先论述了高速FIR滤波器的研究背景、应用意义和最新研究方法;然后分析了结构和设计方法对滤波器性能的影响;接着重点研究分布式结构FIR滤波器的设计,在传统分布式结构基础上提出了三种改进型分布式结构,即分割查找表串行分布式结构、分割查找表并行分布式结构和分割查找表串并结合型分布式结构。查找表分割优化法和流水分级加法器设计,为高速FIR滤波器实现提供了理论依据;其次对高速FIR滤波器的系数设计和量化宽度进行了研究,通过直观对比逼近误差确定系数的最佳量化宽度为12位;之后以分割查找表并行分布式结构为例,将DA算法设计思想转换为硬件单元设计,并进行功能仿真和时序仿真,从时序报告得知64抽头FIR滤波器的最大工作频率为406.174MHz;最后在XC5VLX110T芯片为核心的ML509板卡上进行性能测试,并将测试结果与Matlab理论值进行误差比较,两者偏离误差较小。
  通过对比ChipScope工具采集的输入信号和输出信号波形,所设计的高速FIR滤波器具有实时滤波的性能。对三种分布式结构的测试结果进行数据分析,验证了分割查找表并行分布式结构设计的优越性。最后分析了测试结果与理论值的偏离原因,并从频域上验证了高速FIR滤波器的性能。
[硕士论文] 韩文革
仪器科学与技术 中北大学 2018(学位年度)
摘要:随着现代测试技术、数字通信技术的飞速发展,各种新型的电子设备和通信系统对频率合成技术提出了越来越高的要求。在雷达、电子对抗、导航、航空航天、深空探测、无线通信等领域中,需要输入高速、高精度、低抖动、低频偏的时钟信号,完成对信号的发送、接收以及数据的存储,并结合其他测试设备来验证信号处理过程的正确性以及技术指标的满足程度。时钟源正是驱动这一任务完成的重要通用性测试设备。因此,研究并设计一种频率可调的、高精度、高可靠性、高稳定性的时钟源具有重要意义。
  本文主要研究并设计了一种基于三阶锁相环频率合成技术的时钟源,以锁相环技术为基础提出了系统的总体设计方案。首先对锁相环的原理及其各个组成部分进行了描述,并提出了时钟源设计的技术指标。然后对指标要求中的高频率分辨率与低相位噪声进行了分析,并提出相应的解决途径。其次根据指标要求进行了硬件电路设计,包括两级小计的时钟源系统进行了输出频率与相位噪声测试,通过对测试结果的分析与对比,验证了系统的正确性与可行性且达到了设计的技术指标要求。
[硕士论文] 白琼
仪器科学与技术 中北大学 2018(学位年度)
摘要:双频段波导带通滤波器作为双频甚至多频无线通信系统中一个负责过滤信号的关键无源器件,如何提高其频率选择特性,实现其体积微型化已成为微波射频领域的一个热点。矩形波导以其低损耗、高功率容量且易于与测量系统互联的优点在微波频段广泛应用。本文通过对交叉耦合型带通滤波器的探索和研究,设计出一款结构简单、宽频带、低损耗、高带外抑制的双频段波导带通滤波器,并使用UV-LIGA技术完成了加工。
  通过总结国内外对于双频段滤波器的研究理论和设计理念,从波导带通滤波器的设计理论出发,结合谐振腔的交叉耦合理论,通过HFSS电磁仿真软件进行建模仿真,分别设计出了中心频率为80GHz和100GHz的单频段波导带通滤波器,并对相关结构参数进行扫描分析,发现了参数变化对滤波器性能的影响。利用波导分支接头将两个单频段波导带通滤波器并联起来,设计出了一款双频段波导带通滤波器,并对其进行了建模仿真。
  综合考虑双频段波导带通滤波器的结构模型和测试系统的连接方式,选用UV-LIGA技术完成了双频段波导带通滤波器的加工,并对其进行金属化处理和结构封装。结构封装前通过共聚焦显微镜对结构的三维形貌进行了观察和测量,测试结果发现其高度误差较小,表面平整,证明了加工方案的可行性。制备了测试用的波导法兰,对双频段波导带通滤波器的电磁性能进行了测试,测试结果与仿真结果基本吻合,对后续双频段波导带通滤波器的研制具有一定的意义。
[硕士论文] 郭政良
电气工程 哈尔滨理工大学 2018(学位年度)
摘要:变频电机因具有调速性能好、易启动、节能等显著优点,而在民生工程、工业生产、家用电器等诸多领域获得广泛应用。变频电机的驱动器采用脉宽调制技术,输出具有脉冲上升时间短,以及高电压幅值和高重复频率的方波脉冲。由于变频电机的绝缘系统在承受连续的高频高压方波脉冲作用时,绝缘材料内部会产生大量的局部放电和空间电荷,造成绝缘性能的早期失效,因此以往的工频交流电压作用下的绝缘老化机理、绝缘寿命评估方法和试验设备已经不能适用于变频条件下脉冲应力的绝缘系统寿命评估。为解决这一问题,可在不改变其绝缘老化失效机理的条件下,采用提高脉冲电压幅值、脉冲作用时间和脉冲重复频率等加速老化的方法,使绝缘材料承受的真实电应力在加速电应力下仍具有单值映射关系,以此缩短绝缘寿命评估时间。本文的主要工作为研制一款变频电机绝缘电老化试验用双极性高频高压方波脉冲发生器,并且实现脉冲频率、脉冲宽度、脉冲死区时间、脉冲单双极性和脉冲幅值电压均可调。
  本文首先介绍了变频电机的特点和研究背景,阐述了高频高压脉冲发生器的研究意义和国内外发展现状。通过对目前常用的几种高压脉冲发生器拓扑结构和脉冲发生器的相关技术进行分析,确定本文的出发点。根据变频电机绝缘电老化试验的技术指标要求,将脉冲发生器系统分为整流滤波电路、脉冲充电电路和脉冲形成电路。最终确定采用可提供稳定输出的三相整流滤波电路作为前级电路,具有充放电回路电气隔离功能的高频变压器谐振恒流充电电路作为中间级电路,逆变全桥级联的脉冲形成电路作为后级电路。文中也介绍了对该高压脉冲发生器的主电路拓扑结构通过软件进行的原理仿真验证、对功率器件和驱动电路进行的参数计算和选型,以及样机的搭建和调试工作。
  由于绝缘试品属于阻容性负载,存在脉冲放电结束后产生的较大脉冲拖尾电流会破坏脉冲方波输出的问题。本文在详细分析阻容性负载的脉冲拖尾机理后,提出尾切控制策略,实现在阻容性负载下仍能获得良好的脉冲方波输出特性。同时通过对脉冲形成电路的移相控制策略,实现高压双极性窄脉冲方波输出。另外,通过对谐振恒流充电回路的控制策略,实现脉冲输出电压的调节。
[硕士论文] 姜刚建
集成电路工程 北京交通大学 2018(学位年度)
摘要:与其他类型的模数转换器相比,逐次逼近型模数转换器(SARADC)具有结构简单、低功耗、高分辨率、尺寸小等优势。在中等分辨率市场有着非常重要的地位,因此在精密仪器仪表、工业数据采集、医疗和航空航天等领域已经得到了广泛的应用。基于工业、医疗、军事等应用场合的需要,人们对SARADC的精度和速度提出了更高的要求。由于受到工艺加工精度的限制,当SARADC分辨率高于12bit时,为满足其精度要求需要校准。本文是针对某军工项目中所使用的一款16位SARADC进行校准电路结构的研究。
  首先,论文主要研究了SARADC的系统结构、参数指标以及影响其精度的非理想因素。采用了一种校准方法,该校准方法主要分成用于获得误差码、校准码的计算和校准电压回补的三个过程。然后设计了一款与校准方法相匹配的校准DAC电容阵列,而且此校准DAC的量程和精度可调。通过合理的调整耦合电容和平衡电容的值,校准DAC可以实现步长电压为19.1563μV,校准DAC全输出可以达到4.904mV。在深入分析SARADC工作原理的基础上,详细推导了误差电压与校准电压之间的关系。
  最后对校准方法进行验证。用Verilog硬件描述语言(HDL)对所研究的校准方法进行功能仿真。通过仿真发现在工作转换阶段至少需要32个时钟周期才能完成一位数据的转换。因此提出一种多个校准DAC并联的校准结构,提高校准效率。另外基于SMIC0.18μm仿真库,对校准DAC中的开关速度进行了仿真分析。结果表明:当互补型CMOS开关晶体管的宽长比为2∶1时,电压传输时间大约为1.3ns。当宽长比为10∶1时,电压传输时间大约为370ps。为保证所有电容的电压建立时间保持一致,需要在开关速度和版图面积之间进行折衷。
[硕士论文] 谢瑞琪
集成电路工程 北京交通大学 2018(学位年度)
摘要:自二十世纪八十年代起,固态有源相控阵系统进入到导航、通信等领域,目前雷达的主流技术就是使用有源相控阵雷达技术,其中T/R组件是有源相控阵雷达技术的核心,它包含着双向放大器,也就是上行电路的功率放大器和下行电路的低噪声放大器。双向放大器作为其中的关键器件,其自身性能的改善,对于提高整个系统的稳定性、节约系统成本等都有着十分重要的意义。
  由于传统双向放大器中存在的开关会产生2dB左右的插入损耗,在本文的设计中取消了开关部件,提高了系统的整体性能。并且为了达到设计指标,本文的设计电路并不是直接将功率放大器和低噪声放大器连接在一起,而是设计成分布式结构,电路结构基于级联分布式拓扑结构,在输入和输出时共用匹配网络。
  本文首先介绍了功率放大器的分类、性能参数及线性化技术,并介绍了低噪声放大器的主要设计指标及拓扑结构,其次,对无开关的双向放大器的电路进行了分析和设计,功率放大器的输入和低噪声放大器的输出共用一个端口,功率放大器的输出和低噪声放大器的输入共用一个端口。本文研究了输入及输出匹配电路,并从各个方面对电路进行了优化。
  本文基于SMIC0.13um CMOS工艺,设计并实现了无开关的双向放大器,并且得出了电路的仿真结果及版图。所设计的电路可以工作在3-4GHz(中心频率3.5GHz)波段中,仿真结果表明文中所设计的无开关双向放大器的输出功率、噪声系数、S参数等指标均满足要求。当电路处于发射状态时,功率放大器的最大输出功率达到25.39dBm,1dB压缩点达到16.3dBm,功率附加效率达到18.9%;当电路处于接收状态时,低噪声放大器的带内增益大于20dB,噪声系数小于3dB,输入三阶交调点大于-10dBm。最后使用Virtuoso进行版图的绘制和后仿真,得到的后仿真结果同样是基本满足所要求的设计指标。
[硕士论文] 杨超山
集成电路工程 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着信息社会的飞速发展,人们对器件尺寸和工作速度提出了更高要求。传统的晶体管器件的发展一直遵循摩尔定律,但随着器件尺寸的极限减小,依靠减小物理尺寸和提高工作频率来提升信息的处理速度遇到瓶颈。硅基集成光子器件的出现,提供了解决器件信息处理效率的另一种方案。硅基微环谐振器(MRR,Micro-ring Resonator)是集成光学电路中关键构成单元,具有可集成度高、成本低廉、工艺成熟等优点。
  本文从硅基MRR结构出发,研究了微环拓扑结构和微盘结构的传输特性。并结合布拉格光栅结构,提出了改进型微环滤波器。同时基于跑道型MRR结构,研究了电压对器件传输特性的影响。利用散射矩阵模型对所设计的器件结构进行理论分析,结合Comsol多物理场仿真软件建立模型并对各结构传输特性进行仿真分析。主要完成的工作如下:
  (1)以微环谐振器为基本单元,利用传输矩阵模型研究了MRR的传输特性,仿真分析了光信号传播路径以及该结构中关键参数(如微环半径、微环与直波导的间距)对器件性能的影响。同时搭建了微环谐振器立体结构模型,对微环谐振器的输出频谱进行仿真,这将为器件制造提供结构参数依据。并对由单微环谐振器结构衍生的串并联结构进行了传输特性分析以及仿真研究。
  (2)研究了波导器件中具有滤波特性的布拉格光栅结构,并基于现有结构提出了改进型布拉格光栅:非对称型包层调制光栅结构(ACMBG,Asymmetric Cladding-ModulatedBragg Grating),该结构的改进之处在于利用了光栅齿结构的不对称性。推导了改进型结构的传输函数表达式,并对结构改进前后的传输频谱做了对比分析。结果表明:改进型结构使光栅结构实现了弱耦合,从而使光栅反射带宽降低到0.3nm,消光比增加到35.1dB,耗散到包层的光功率下降到3.13×10-5W。结合微环谐振器和布拉格光栅设计了微环—布拉格光栅谐振系统,并研究了其传输特性。结果表明:该谐振系统的3dB带宽可达到0.3nm,Q值达到6000,FSR约为40nm。
  (3)研究了跑道型微环谐振器的滤波特性,并通过加载电场,分析了电场对器件传输特性的影响。结果表明:加载电场后谐振器的输出频谱发生了蓝移,这将为以后实现器件输出频谱的控制奠定基础。研究了和微环谐振器同属于回音壁模式谐振腔的微盘结构,对于未来微环谐振器结构的优化和性能改进将起到重要作用。
[硕士论文] 邓楠
信息与通信工程 中北大学 2018(学位年度)
摘要:激光的出现为光通信技术及光测量技术开辟了新的纪元。几十年来,以激光为载体的光调制技术得到了广泛的研究。其中声光调制技术以其结构简单,调制效果佳等优点应用于自由空间光通信、激光大屏幕显示及激光外差干涉检测等技术。随着声光器件制造水平的发展,使得声光调制器的工作性能可满足各种声光技术的精度需求,促进了技术的发展。针对目前广泛使用的布拉格型声光调制器,提出线性电压补偿技术完成对声光调制器的驱动电源的调制,使得声光调制器能实现对一级衍射光光强的线性控制。
  本文在传统布拉格型声光调制器射频驱动电路的基础上,设计了一种数字驱动电源。数字驱动电源以FPGA中控,产生电压补偿信号对高频的载波信号进行幅度调制。通过对声光调制器工作曲线的统计实验,将衍射光强分为48级,经线性回归方程得到各级线性补偿电压值,线性补偿后的衍射光强随控制电压等级呈线性变化。此外,在实现输出数字调制电压的同时,数字驱动电源还兼具输出标准周期信号和模数转换的功能,使得数字驱动电源具有更广泛的应用价值。本文在激光外差干涉检测系统及语音通信系统中对数字驱动电源的工作性能做了测试,并为音频范围内的强度调制信号设计了光信号解调电路。
  实验结果表明,通过线性补偿后的衍射光强随驱动电压等级的线性相关系数达97.85%,相较补偿前提高了6.27%。在激光外差干涉系统中,经数字电压调制后的光路解调后的误差仅为1.3%,信噪比可达30.29dB;语音通信系统中,在数字驱动电源的作用下,声光调制器能很好的实现信号的线性调制,且音频解调电路工作性能良好,在2kHz的方波信号传输时,解调信号与原信号的线性相关系数为0.8831。在未来的研究中,需在此基础上进一步实现等级细化,使得数字驱动电源的线性更好以适应精度更高的技术要求。
[硕士论文] 朱蔚
计算机科学与技术 扬州大学 2018(学位年度)
摘要:可逆计算的研究在许多领域有重要应用,例如信号处理,密码学,计算机图形学,纳米学和光子电路。例如,可逆计算的理论是量子计算的基础。量子计算的电路模型的一个重要特点就是可逆性,可逆性也是量子力学假定发展的结果。可逆计算的一个重要问题是可逆电路综合。但是,目前可逆逻辑电路综合算法还存在着适用电路规模过小、时空代价过高等一系列问题,还不能满足未来可逆计算及其相关领域对可逆逻辑电路的要求。因此,系统而深入地研究可逆电路的合成及优化技术,寻找更为高效的合成和优化可逆电路的算法是很有必要的。我们对可逆逻辑及其综合算法进行了深入研究,主要研究工作及成果如下:
  1、基于置换中循环分解的可逆电路综合算法
  可逆函数与置换同构,任意置换都有其相应的循环表示。文中我们基于探索置换的循环表示的性质的思路,提出了一种新的基于置换中循环分解的可逆电路综合算法。该算法由两部分组成,第一部分根据异位数判定是否需增加逻辑非门达到减少输入和输出向量的汉明距离;第二部分依据置换以及置换的循环表示的性质,将置换中循环分解,渐渐接近恒等置换,直至变为恒等置换,这部分电路由正反控制的Toffoli门实现。
  该算法提供了一种新的思路,且仍可以通过改进算法来优化最终结果,并且这种思路也可以扩展到4量子比特乃至更多比特位的电路综合。
  2、基于CUDA的可逆电路综合算法加速的研究
  CUDA是目前应用最为广泛的通用并行计算架构,借助GPU(图像处理器)的并行处理能力,在不增加额外成本的情况下就能较大幅度的提升程序的运行速度和相应的求解能力。
  这部分工作中,我们将借助CUDA并行架构,实现一种计算Hash函数的快速算法以及实现置换的乘积运算以模拟可逆电路的级联,分别对其加速比进行了研究,完成了一种高效的可逆电路综合算法在CUDA运算平台的并行化实现。
[博士论文] 赵智姗
水声工程 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:在声呐、雷达、通信等电子信息系统中,尽管有各种各样的信号检测方法,匹配滤波器作为信号检测领域中十分重要的基本理论,仍然是最常采用的经典检测器,它早已被证明是在带限白噪声干扰条件下检测确知信号(所谓理想条件)输出信噪比最大的最佳线性滤波器。本文提出的基于匹配滤波器的频域自适应线谱增强方法(FDAMF)是在自适应领域来寻求比匹配滤波器检测能力更强的检测方法,为工程应用提供性能更高、更可靠的检测技术。
  实现FDAMF的基本思路是,通过理论与仿真分析匹配滤波器输出频谱的特点,证明其频域输出包含周期分量,从而将匹配滤波器的输出结果转换成频域线谱检测问题。以理论分析为依据,结合被动线谱增强技术进一步提高常规匹配滤波器的检测性能。
  基于这种思路,文章首先研究了被动线谱增强技术,提出了时反卷积干扰抑制(TRCIS)算法,理论证明了时反卷积的物理意义就是将信号的相关矩阵转换成一序列,该序列包含了相关矩阵的全部元素,理论推导了TRCIS检测宽带噪声中单频信号的原理及处理增益,并说明了TRCIS抗多途干扰的原理,通过仿真实验验证了其性能,得出其信噪比增益随输入信噪比呈线性增长,检测域较常规线谱检测方法降低约2dB,ROC曲线显著优于常规线谱检测方法等结论。然后将TRCIS算法作为自适应线谱增强器(ALE)的预处理技术,提出一种改进的ALE,即TRCIS-ALE,给出其实现原理,并通过与常规线谱检测方法、ALE及基于相干累加算法的ALE的仿真对比,验证了其处理增益、检测阂、ROC曲线等性能都显著优于其他三种方法。
  将上述自适应线谱增强技术与匹配滤波器相结合,提出基于匹配滤波器的频域自适应线谱增强方法,即FDAMF,并针对更低信噪比的条件下,结合TRCIS-ALE,提出基于匹配滤波器的频域TRCIS-ALE。给出了它们的实现原理,并通过仿真实验证明了FDAMF具有比常规匹配滤波器更优异的检测性能,如处理增益远远大于常规匹配滤波器,检测阈降低约2dB,在输入信噪比和虚警概率一定时检测概率高出常规匹配滤波器约20%。
  根据声呐接收端的特点,进一步提出了几种双输入端FDAMF——分裂阵双输入端FDAMF、正负频双输入端FDAMF和实虚部双输入端FDAMF,并通过仿真实验证明了在检测阈范围内分裂阵双输入端FADMF具有优于其他两种方法的检测性能。
  针对主动声呐系统中的一些实际问题,进行了FDAMF适用性的研究。如,窄带信号的FDAMF,提出利用Hilbert变换将窄带信号进行基带处理来减小计算量和降低接收端前置滤波器的实现难度,以及利用样本循环自适应技术人为展宽信号可利用频带的措施,并通过仿真实验验证了这些措施的有效性;讨论了常用声呐波形的FDAMF,并通过仿真实验证明了各种波形的FDAMF检测效果都优于常规匹配滤波器,表明FDAMF对不同波形信号具有广泛适用性;针对有色噪声背景下的FDAMF,利用预白化方法实现预白化FDAMF,并仿真验证了其检测性能优于未进行预白化的FDAMF和预白化匹配滤波器;针对相干多途信道中的FDAMF,通过估计信道脉冲响应来修正参考信号,构成基于模型的FDAMF,并仿真验证了其性能优于未进行修正的FDAMF和基于模型的匹配滤波器。
  为了进一步验证所提方法的实际效果,进行了实测试验数据的处理与分析,处理结果表明:TRCIS-ALE在舰船辐射噪声线谱检测中能够有效抑制背景干扰,并最大程度保留了原线谱信息;宽带LFM信号的FDAMF实际回波检测效果远远优于常规匹配滤波器,有效抑制了干扰噪声,提高了匹配滤波的处理增益;针对窄带信号的FDAMF改善了窄带HFM信号的匹配滤波检测性能,证明了FDAMF应用于窄带信号回波检测的实效性。这些试验处理结果为FDAMF的实际工程应用提供了试验基础和测试依据。
[硕士论文] 杨涛
信息与通信工程 中北大学 2018(学位年度)
摘要:混沌信号因具有内在随机性、有界性、对初始条件微小变化的敏感性等优良特性而在定位领域取得广泛的应用。混沌信号经过数字化处理之后,会造成混沌特性的下降,如周期变短、线性复杂度降低和相关性减弱。目前解决数字混沌信号混沌特性减弱问题的方法多种多样,通过分析比较各种方法的优缺点,本文提出了对混沌参数进行扰动的方法来提高数字化混沌信号的特性,在此基础上完成了混沌信号发生器的设计。
  本文分析了目前解决数字混沌信号混沌特性减弱问题的多种方法,而后提出了一种基于Logistic映射和Chebyshev映射的改进方法,对系统的参数进行扰动,改善数字化混沌信号特性减弱,增强混沌信号的特性。并采用FPGA器件开发数字电路,使设计过程得到简化,实现信号发生器。DDS输出的一般是数字波形,所以还需采用D/A转换器和低通滤波器才能得到模拟频率信号,在此基础上并对上述硬件电路进行了改进达到了减小量化误差和抑制杂散的效果,生成混沌信号中心频率为29.8KHz,幅值为8~12v。
  硬件设计生成混沌信号后,通过对其频谱特性、Lyapunov指数、自相关特性、抗噪性等方面分析,信号具有良好的混沌特性并对混沌信号特性进行实验验证。采用广义相关时延法计算得出时间差,声波在水中传播速度约为1500m/s,从而可以得出测试距离。实验表明定位误差在0.3%以内,优于改进前的序列,从实验角度验证了信号的混沌特性得到了增强。
[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] 张云月
光纤通信 北京交通大学 2018(学位年度)
摘要:近年来对光纤通信容量的需求日益加速,而传统标准单模光纤的传输容量逐渐趋近其理论极限,因此迫切的需要新的复用技术以增加通信容量。轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)复用是空分复用的一种新型实现方式。利用不同OAM模式间正交性作为复用机制,可突破单模光纤的香农容量极限,极大地提升传输容量。为了实现OAM模式长距离光纤传输,高性能的涡旋光纤放大器必不可少。在进行光纤放大器设计时,一个重要标准是降低不同模式间的增益差值,实现所有模式通道的增益均衡。
  本文基于掺铒涡旋光纤放大器理论模型,开展了基于涡旋光纤的光放大器增益特性研究,主要分析了光纤放大器的增益均衡特性。考虑到实际工艺,本文首先针对环形芯涡旋光纤结构做铒离子分布优化,设计出了一种部分铒离子掺杂的掺铒光纤结构,并对该结构下的模式增益特性进行了详细分析。结果表明,该结构可实现6个OAM模式的增益均衡,并且C波段的差分模式增益(Differential Modal Gain,DMG)小于0.18dB,最小模式增益可达21dB。为了能够实现更多OAM模式的放大,本文进一步针对能承载12个OAM模式传输的空芯涡旋光纤结构进行了放大特性分析。通过调控泵浦模式方式和优化光纤中的铒离子分布方式,实现了12个OAM模式的增益均衡。仿真结果表明,所设计的铒离子阶梯掺杂结构在C波段的差分模式增益小于0.26dB,且最小模式增益可达21dB。
  本论文的工作对涡旋光纤放大器的设计制造具有指导意义,所设计的掺铒涡旋光纤放大器在OAM模式复用技术领域具有一定的应用价值。
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