液晶相移剪切电子散斑干涉术的研究

本文研究了向列型液晶的相位调制特性，并采用平行式向列液晶作为相移器，建立了相移剪切电子散斑干涉计量系统。该方法将相移技术引入到剪切电子散斑干涉术中，提高了检测精度，采用相关纹法求解相位，简化了计算，相移方法简单，可靠，用该系统进行应变场的测量实验，取得了满意的效果。     

可采用任意未知相移的广义相移数字全息干涉术

相移干涉术(Phase-Shifting Interferometry,PSI)是波前再现及光学检测的重要手段.传统PSI需要三幅以上干涉图,各步相移量必须为确定的特殊值2π/N(N为整数),而相移器不可避免的实际误差会对测量精度带来严重影响.针对以上问题,我们提出了可以应用任意未知相移的广义相移干涉术(Generalized Phase-Shifting Interferometry,GPSI)的概念[1-5].在GPSI中,每步相移量不仅可以是0～π之间彼此不等的任意值,而且一般来说可以是未知的.利用特定算法可以从干涉图中盲取相移量,然后根据这些相移量依特定的GPSI计算公式恢复波场复振幅.这就取消了相等相移及精确相移这两个苛刻的限制,大大提高了这一技术的误差免疫能力以及普适性和方便性.     

相移雅满横向剪切干涉仪

雅满横向剪切干涉仪是一种很重要的波面检测仪器,特别是可以对白光的波面进行检测.为了弥补传统雅满横向剪切干涉仪的不足,提出了一种相移雅满横向剪切干涉仪.它是在雅满横向剪切干涉光路中插入起偏器,1/4波片和检偏器所形成,实现了剪切干涉与相移的结合,能有效地提高测量精度,可适用于白光的波面检测,结构简单且操作方便.实验中通过旋转检偏器获得了相移干涉图,其结果很好地验证了该相移雅满横向剪切干涉仪的有效性.     

特殊点的两步广义相移干涉相移值提取算法

提出了一种基于特殊点的两步广义相移干涉相移值提取算法。搜索干涉图中满足特殊要求的点位置并利用相移值和特殊点数据关系计算得到相移值。根据是否需要记录物光和参考光图像分为盲提取和非盲提取两种方式。进行了理论分析、模拟仿真及实验验证。实验结果表明,该算法在速度和精度上达到同类算法的水平,在干涉条纹数少于1时相移提取值精度优于同类算法。     

激光相移干涉计量学

本文综述了激光相秽干涉计量学近年来的发展,介绍了这种方法的原理,引入相移的各种方法及测量精度,指出了可能的应用前景。     

半导体激光器温控调频相移干涉仪

利用半导体激光器作为相干照明光源,通过改变半导体激光器温度来改变其波长,实现了步进相移干涉计量。在理论分析和实验研究的基础上建立了半导体激光器温控调频相移干涉仪系统,该相移干涉体积小,结构简单,且工作可靠。     

全息相移技术用于物体的三维面形测量

提出将全息干涉条纹和相移技术用于三维面形测量,首先利用相移进行位相解调,得到各点的包裹相位分布,再利用投影条纹最小二乘法得到的高度信息对位相进行去包裹处理,从而得到具有较高精度的位相测量和相应的三维面形测量结果.     

i线相移掩模检查装置

为了采用曝光波长为０．３６５ｍ的光源制作０．３５－０．３０μｍ图形。采用了ｉ线步进方法，并研制了相移掩模。该掩模是由相移法构成图形，同时采用了光的干涉方法进行曝光形成微细图形，最重要的是相移器率和相移，其通过相移器的透过率与玻璃的透过率进行比较而测定，该测定重复性达±０．０５％，测定相移量应用微分干涉显微镜原理，为了获得高精度相移量，采用了条纹扫描干涉法，测定重复性达到±１°，相对应的模厚为±０．     

基于干涉条纹相关性测量PZT相移特性的方法

闭环压电陶瓷(PZT)具有良好的线性特征,能实现纳米级分辨率,在微位移过程中响应快,精度高,广泛用于光学测量领域。在干涉测量中,利用PZT控制反射镜的移动,引入可控相移,需要知道PZT的电压相移特性。提出了基于干涉条纹图样的相关性测量PZT电压相移特性的方法,利用CMOS数字摄像机采集干涉条纹图样,以零电压对应的图样为基准图,做归一化相关系数运算,最后得到PZT电压相移特性曲线,满足了干涉测量相移可控的要求。     

基于一维空间数字相关的实时相移标定方法

摘要提出一种空间相关实时相移标定方法，用于解决存在振动和空气扰动等干扰因素情况下，相移条纹图难以准确采集和相移器的非线性对相移精度的影响问题。分析了该方法的原理和使用条件，比较了与傅里叶标定方法间的异同。实验中通过对相移器不间断驱动，使存在干扰的干涉条纹相位呈单调变化，利用两幅条纹图采集存储的时间间隔插入一维空间相关计算，实时计算出所采集条纹图与参考图之间的相关系数及其与指定的相移量余弦值之差，差值最小时得到与指定相移量最接近的相移条纹图。实验结果表明，该方法适合在稀疏等间距干涉条纹下使用，实现方法简单，运算量小，实时性强，相移器的非线性对标定结果不会产生影响，即使存在一定干扰，也能准确实时标定出相移量。     

相移干涉计量中相移器的原路相干相位检测标定

介绍一种原路相干相位检测的标定方法,该方法具有很高的精度,对相移器的线性没有特别要求,相移器的标定与使用是同一光路,消除了标定光路与使用光路不同所带来的误差     

X波段4bit MMIC数字移相器的设计与实现

基于WIN 0.25 μm GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺,设计并制备了一款X波段4 bit单片微波集成电路(MMIC)数字移相器.22.5°和45°移相单元采用开关滤波型拓扑结构,90°和180°移相单元采用高低通滤波型拓扑结构.对拓扑结构工作原理进行分析,并采用ADS2014软件完成电路的电磁仿真及优化.测试结果表明,该4 bit MMIC数字移相器获得了优良的宽带性能,且与仿真结果吻合良好.在8～ 13 GHz频带内,移相器的均方根(RMS)相位精度误差小于6.5°,插入损耗优于-6.8 dB,RMS插入损耗波动低于0.5 dB,输入回波损耗优于-13 dB,输出回波损耗优于-9.5 dB.该4 bit MMIC数字移相器在相对带宽为47％的X频段内性能优良,适用于有源相控阵雷达等通信系统中.     

Ka波段开关线型MEMS移相器的设计与研究

面向现代通信及相控阵雷达领域的需求,设计了一种移相间隔为22.5°的Ka波段4位开关线型射频MEMS移相器。主要对实现移相功能的四个移相单元进行了设计,采用台阶补偿技术优化移相单元上下通路分工选通,以提供最佳的阻抗匹配;采用直角转角结构,设计了可提高CPW直角性能的延迟线,并对应用该延迟线的4位开关线型移相器进行了总体设计。用HFSS进行建模仿真,结果表明,在0~40 GHz工作频段内,16个状态的插入损耗均小于2.15 dB,回波损耗均大于19.18 dB,驻波比均小于1.25,在40 GHz频点处的相移误差在1.57°以内,整体尺寸为10 mm²。     

一种基于电荷泵锁相环的高精度数字移相方法

移相器是相控阵雷达的核心器件,随着工作频率的逐步提升,传统移相器的插入损耗和相位控制误差恶化严重,导致额外增加的功耗及波束性能变差.本文基于电荷泵锁相环（Charge Pump Phase-Locked Loop,CP-PLL）开展了高精度数字移相方法的研究.在分析CP-PLL相位数学模型与移相机理的基础上,提出了通过数控电流源的方法实现对输出信号相位的精确控制,建立电路模型开展仿真分析,并设计了实验电路模块,通过仿真和实测的对比验证了该方法的有效性和精确性,实现了移相步进优于1°,移相精度优于移相值的10%.该CP-PLL可通过作为本振信号或直接产生发射信号应用于相控阵雷达系统中,具有精度高、功耗低、易集成等特点,从而取代移相器,有效提升相控阵雷达的性能.     

一种5~20 GHz超宽带移相器

基于SMIC 40 nm CMOS工艺设计了一款工作频率覆盖5 ~20 GHz的超宽带6位移相器。该移相器采用矢量合成结构,核心电路包括输入巴伦、正交信号发生器、矢量合成器和数模转换电路。正交信号发生器采用三级多相滤波结构,拓展了带宽。采用低误差和电流阵列控制结构的矢量合成器,实现了高的移相精度。后仿真结果表明,该移相器输入和输出回波损耗分别小于8.85 dB和10.12 dB,RMS相位误差小于1.52°,RMS增益误差小于0.17 dB。在2.5 V电源电压下功耗为43.50 mW。芯片面积为1.06 mm×0.80 mm。     

130 GHz CMOS有源矢量合成移相器

面向毫米波相控阵雷达系统应用,该文基于55 nm CMOS工艺设计了一款工作于130 GHz的有源矢量(VM)合成移相器。该电路包含宽带正交发生器、可变增益放大和矢量合成模块。为提升移相器相位分辨率和移相精度,该电路可变增益放大采用了具有高频宽带属性的共栅放大结构和具有高增益属性的含中和电容的共源共栅放大结构多级级联的形式。为避免移相器在矢量合成时由自身结构特点产生相位断裂而导致移相范围下降,该设计电路在矢量合成模块中融入了数控人工介质(DiCAD)结构。通过全波电磁仿真对所设计毫米波移相器进行验证,在125～135 GHz频率范围内,所设计移相器平均增益大于1 dB,移相器可由控制电压控制实现全360°范围内5.625°的相位步进,RMS相位误差小于4°,电路面积为1100 μm×600 μm,功耗33 mW。     

X波段GaN基小相位移相器设计

基于0.25 μm GaN HEMT工艺,设计并制作了X波段11.25°和22.5°的小相位移相器单片微波集成电路(MMIC),两个移相器单元均采用低通开关滤波型拓扑结构.最终芯片面积分别为0.9 mm× 1.05 mm和0.95 mm× 1.05 mm.芯片测试结果表明,两个小相位移相器性能良好,且测试结果与仿真结果吻合.在8 ～ 12 GHz频带内,11.25°和22.5°移相器电路的相移精度小于2.8°,输入回波损耗分别优于-15和-12 dB,插入损耗值分别小于1和1.5 dB,幅度波动分别小于0.8和1.3 dB.两个移相器电路的1 dB压缩点输入功率均大于36 dBm,其功率容限优于GaAs HEMT设计的移相器.结果表明,所设计的移相器具有优异的相移精度以及良好的功率性能,可广泛应用于高精度和大功率的雷达系统中.     

基于线性移相误差的[WT《A》]N步移相算法

移相误差是影响移相干涉术测量精度的主要来源,针对移相器的线性移相误差,文中提出一种新型的移相干涉术算法-N步移相算法。该算法通过最小二乘法估计出移相器做等步移相时的实际移相相位,利用上述估计值代入相位计算公式获得被测物体的相位分布。同时对该算法进行仿真研究,其结果表明,算法能准确地估计移相相位,获得被测物体的精确相位分布,并可实现λ/100的高精度测量,且在测量精度上明显优于其他算法。     

A 4-bit CMOS Phase Shifter Using Distributed Active Switches

This paper presents a novel 4-bit phase shifter using distributed active switches in 0.18-mum RF CMOS technology. The relative phase shift, which varies from 0deg to 360deg in steps of 22.5deg, is achieved with a 3-bit distributed phase shifter and a 180deg high-pass/low-pass phase shifter. The distributed phase shifter is implemented using distributed active switches that consist of a periodic placement of series inductors and cascode transistors, thereby obtaining linear phase shift versus frequency with a digital control. The design guideline of the distributed phase shifter is presented. The 4-bit phase shifter achieves 3.5 plusmn 0.5 dB of gain, with an rms phase error of 2.6deg at a center frequency of 12.1 GHz. The input and output return losses are less than -15 dB at all conditions. The chip size is 1880 mum times 915 mum including the probing pads.     

A Ku‐Band 5‐Bit Phase Shifter Using Compensation Resistors for Reducing the Insertion Loss Variation

This paper describes the performance of a Ku‐band 5‐bit monolithic phase shifter with metal semiconductor field effect transistor (MESFET) switches and the implementation of a ceramic packaged phase shifter for phase array antennas. Using compensation resistors reduced the insertion loss variation of the phase shifter. Measurement of the 5‐bit phase shifter with a monolithic microwave integrated circuit demonstrated a phase error of less than 7.5° root‐mean‐square (RMS) and an insertion loss variation of less than 0.9 dB RMS for 13 to 15 GHz. For all 32 states of the developed 5‐bit phase shifter, the insertion losses were 8.2 ± 1.4 dB, the input return losses were higher than 7.7 dB, and the output return losses were higher than 6.8 dB for 13 to 15 GHz. The chip size of the 5‐bit monolithic phase shifter with a digital circuit for controlling all five bits was 2.35 mm × 1.65 mm. The packaged phase shifter demonstrated a phase error of less than 11.3° RMS, measured insertion losses of 12.2 ± 2.2 dB, and an insertion loss variation of 1.0 dB RMS for 13 to 15 GHz. For all 32 states, the input return losses were higher than 5.0 dB and the output return losses were higher than 6.2 dB for 13 to 15 GHz. The size of the packaged phase shifter was 7.20 mm × 6.20 mm.