高精度数控微波移相器设计

使用DDS级联数字移相器和PLL技术相结合的方法,实现了一种新型的微波信号移相器,可针对单音微波信号进行精确数字控制移相,最高移相分辨率远超过常规DDS移相器,达到了2π×2-24rad.介绍了系统设计方案及电路工作原理,并给出了实验结果.此电路适用于需要精确控制两路或多路正弦信号相对相位移的应用场合,经过电路扩展,还可用于带限信号的精确移相.     

应用于DBS移动接收中的5位数字移相器——低成本、Ku波段

提出了一种应用于DBS移动接收中的5位数字移相器的设计方案,并通过实验验证了其实际性能。该移相器采用加载线型和反射型移相原理,首先应用ADS软件进行设计仿真;仿真结果显示该移相器具有频带内高移相精度、低插入损耗和低VSWR等性能,符合设计要求。最后使用Agilent矢量网络分析仪对实物进行测试,进而验证了设计方案的正确性。     

一种毫米波大相移量移相器设计方法

为了解决传统开关线型移相器存在相移越大,频带内相移偏差量也越大的问题,采用谢夫曼开关线型移相器对传统开关线型移相器进行改良。介绍了谢夫曼开关线型移相器在Ka频段实现90°和180°大相移量的原理和关键技术,使用ADS仿真软件进行建模仿真。仿真结果满足在频带内驻波比小于1.3,移相精度在3°以内,验证了该方案的可行性。     

反射式可调移相器

针对现代通信中线性功率放大器的补偿要求,介绍一种利用反射理论设计可调移相器,实现大范围移相,同时幅度波动很小,并详细讨论了它的工作原理和实验结果。     

一种采用新型矢量合成方法的9~12G 5bit有源本振移相器

本文提出了一种采用新型矢量合成方法的应用于9~12G的5bit有源本振移相器。提出的新型矢量合成方法降低了对可变增益放大器的精度要求,从而可变增益功能可以通过开关控制一组输入管来实现而不必通过改变输入管的偏置电流,所以避免了存在于正交矢量合成移相器中的线性度波动和漏源电压波动的问题,可以降低应用于本振移相时移相器的误差。本文提出的移相器采用TSMC 0.13um CMOS工艺设计并流片。测试结果表明该移相器能够实现5bit的移相精度。在9~12G范围内,32中移相状态下的平均转换增益为-0.5~7dB。均方根增益误差和均方根相位误差的最大值分别为0.8dB和4度。在1.2V的电源电压下消耗的直流电流为27.7mA.     

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。     

基于加载线型Ka频段的五位数字移相器

数字移相器广泛应用于相控阵雷达中,本文采用一前一后加载支线的方法设计了 11.25°,22.5°和45°移相单元,以3 dB支线耦合器的形式设计90°和180°移相单元,在Ka频段研制出五位数字移相器。该移相器在30 GHz~31 GHz工作频带内,各移相单元实测相移误差最大为6.5°,最小为0.2°;插入损耗最大为11.8 dB,最小为8.6 dB;输入驻波比小于2,整个电路尺寸为110 mm×55 mm×25 mm。     

压电移相器的空间旋转误差建模与实验分析

通过对压电移相器在微位移过程中端面旋转的数学建模,对其空间旋转误差进行了理论分析;基于该数学模型,利用泰曼一格林干涉系统对两种不同工艺制作的移相器进行了在线检测,根据干涉条纹的旋转及间距变化,可以定量分析高精度移相器在微位移移相过程中其端面的旋转角度以及空间任意点的位移误差,并给出了相关实验结果.表明:用该方法在线检测各种不同工艺制作的移相器,对其端面上任意点由于端面旋转引起的空间位移误差检测灵敏度达到pm量级.在0～100 V驱动电压范围内进行在线移相检测,实验测量移相器的位移精度优于λ/200,对应相移精度高于0.06 rad.     

新型数控光纤矢量和微波光子移相器

针对相控阵天线中基于光纤的微波光子移相器原理进行研究,并设计了新型方案,通过引入可调分光器和保偏光纤,降低了移相器的复杂性和相干干涉损耗,在对光纤长度的精度要求上有很大改善,从而提高了可实现性,增强了移相器的可控性。研究了分光系数和频率对信号相位和幅度的影响,实现了超过140的相移。最后通过设计数控电压源实现对分路器驱动电压的调整,从而改变两路光纤的光分量,最终实现对输出信号相位的数字控制。该新型微波光子移相器方案易于实现,并具有一定的创新性。     

基于单一左、右手传输线的宽带180°移相功分器

分析了单一左、右手传输线的电路特性,并利用其非线性相位特性,设计了一种平面、低损耗的宽带180°移相功分器。首先通过调节单一左、右手传输线的结构参数,并与传统传输线进行相位比较,在单一左、右手传输线的通带内实现45°相位差,然后将4个传输线单元级联构建了180°移相器,最后采用180°移相器设计了相位差为180°移相功分器。移相功分器的测试结果表明,在3~8.3GHz内,反射系数小于-10dB,输出端口间的隔离度大于17dB,输出端口间的幅度差小于0.6dB,相位差为180°±5°。该结构性能优良,制作成本低,适用于宽带天馈系统。     

A versatile CMOS rate multiplier/variable divider

A versatile integrated circuit that delivers an optimally spaced output signal is presented. The paper includes a comparison of the commonly used rate-multiplication scheme and the accumulator rate-multiplier principle. It is shown that this principle always delivers the best possible digital approximation of a regular signal, but it is inherently slower. The design considerations for speed improvement are described, together with a scheme that leads to the special feature of a programmable denominator. In this case, the circuit can be used as, for example, a binary rate multiplier, BCD rate multiplier, and variable divider, etc. Cascading possibilities are shown, and some application areas are given. The circuit is ideally suited for use as a microprocessor compatible peripheral circuit in digital control systems.     

一种基于数字鉴相原理的高精度无线测距系统设计

对目标的距离进行精确地测量是导航、测控等领域必须有效解决的重要问题.利用基于FFT的数字鉴相方法和自乘倍相原理设计了一种应答式侧音测距系统.实验结果表明该设计方案的测距精度优于5cm,充分体现了侧音测距精度高以及数字鉴相能在较低信噪比下准确地估计相位的优点;同时连续波系统的收发隔离问题也得到了有效的解决.     

面向复杂数字系统的乘法器教学设计

分析和研究了面向复杂数字系统设计的乘法器教学设计问题。课程以二进制乘法为基础,强调乘法器原理在课程中核心地位,通过分析实例与计算过程,逐步过渡到有符号定点数乘法器设计;以复杂数字系统设计为应用目标,设计有限冲击响应滤波器设计实验;教学实践表明,乘法器教学改革有助于提高学生的核心竞争力,在新工科背景下,培养学生实践中解决问题的能力和创新精神。     

微波倍频电路的设计

论述微波倍频器的基本设计原理及一种S波段三倍频电路的设计方法.实验结果表明,用这种方法设计的倍频电路,除损失理论上的相位噪声外,几乎不附加噪声,同时倍频效率也比较高.因此,在研制低相噪频率综合器时,采用这种倍频器是非常有用的.     

双曝光数字全息三维变形测试

全息三维变形测试在军事、工业测试中有重要意义,而传统的全息术由于记录、显影、定影、再现、复位等条件使其应用受到限制。文中应用CCD 实现了数字全息,不仅避免了传统全息显影、定影等过程,也避免了全息材料非线性记录等缺点,并基于双曝光全息干涉术和四步相移法原理,实现了数字相移,取代了传统的应用压电位移器等机械相移法,实现了物体的三维变形测试。由物体变形的二维等高线图和三维立体图,可判读物体变形的大小、变形的方向和变形的形状。大量的实验表明,该方法不仅简化了全息干涉测试的光学装置,而且具有操作简单,测试精度高,其精度容易达到1 /10 波长。     

一种用于以太网传送E1信号的时钟恢复电路的设计与实现

提出一种利用全数字锁相环实现从随机的以太网信号中提取时钟的方法。由于采用鉴频、鉴相并置方法,同时把数字滤波器融入其中,采用小数分频器构成数控振荡器,从随机以太网信号中恢复E1时钟信号。经硬件实验证实,电路的性能指标完全可以满足ITU-T的有关标准。该电路结构简单,易于集成到ASIC中去,有较强的实用性,便于推广应用。     

最佳精度定点运算的FPGA实现

目前,多数通用的FPGA芯片仅支持整数和标准逻辑矢量的运算。而整数运算的数值表示的范围小、精度低,一般不能满足数字滤波器及数字控制器的计算精度要求,因此使得FPGA实现的高速数值计算、数值分析和信号处理等方面的应用受到了限制。为改善FPGA在数字信号处理方面的适应性问题,文中研究了如何用硬件描述语言来实现最佳精度定点数的数值运算算法,其中重点阐述了定点数的表示、定标、保持最佳精度的定点数运算法则以及如何用VHDL语言实现宽位最佳精度的定点加法器和乘法器,并扩展到定点减法器和除法器。     

数模同播FM发射机的设计与实现

设计了一种基于数模同播结构的新型FM发射机,该结构可以实现在现有模拟FM广播频段上同时传输数字音频广播信号。该结构由FPGA和两路ADC组成,基于NiosⅡ软核CPU搭建控制平台,利用DDS和IFFT的原理分别实现模拟FM调制和数字OFDM调制,最后合路实现数模同播。通过实验证明,该结构具有实现简单、不需要申请新的频谱资源和拓展高音质数字广播业务的特点,可以实现模拟/数字调频同播运行,为FM广播由模拟向数字平滑过渡提供了实验验证。     

基于AVR单片机与FPGA的低频数字式相位测量仪

提出了以AVR ATmega128单片机和Altera公司的Cyclone系列EP1C3T100为核心的系统设计方案。分析了数字式低频相位测量仪的测量原理和测量误差及其消除的方法。利用单片机强劲的运算、控制功能和FPGA运算速度快、资源丰富的特点。主要介绍了系统的软硬件设计。实践表明,此方案设计的相位仪对低频正弦波信号实现精确测频和测相位差,具有处理速度快、稳定可靠、精度高等优点。     

微波PIN二极管倍频器研究

用理想的开关模型对反向并联PIN二极管对的输出频谱和倍频损耗进行分析,与混频二极管倍频器和变容二极管倍频器进行了比较,分析了PIN二极管的倍频机理。对微波PIN二极管倍频器进行了实验研究,得出了有益的结论。研制的S波段和C波段五倍频器倍频损耗分别达到15.4 dB和10.6 dB,而S波段的倍频源相位噪声达到—136 dBc/Hz@10 kHz,具有低噪声性能。