一种压控型正交信号发生器设计

低频正交信号发生器在传感器频率特性测试中有着广泛的应用.叙述了一种简易的压控型低 频正交信号发生器的设计方案.电路主要由模拟运算放大器、模拟开关和数字触发器组成.采用三 路相同的积分器电路与数字分相电路组合来产生压控振荡器和两路相位相差90°的三角波信号, 利用三角波-正弦波转换电路实现正交信号输出.两路正交信号再按不同比例相互叠加产生移相 信号输出.介绍了各单元电路的工作原理, 并给出了具体电路和实验波形图.     

X~Ku波段宽覆盖捷变频频率合成器研制

提出了一种宽相对覆盖、低相位噪声的捷变频频率合成方法。该方法首先利用混频锁相环方法进行宽带锁相得到低相噪性能与捷变频性能,进而针对混频锁相环在宽覆盖情况下环路带宽急剧变化而导致系统相噪和捷变频性能下降的问题,提出实时调节锁相环电路的鉴相增益,以对压控振荡器的等效压控增益非线性进行补偿,从而实现在宽覆盖范围内锁相环环路带宽基本保持恒定,即确保所覆盖范围内低相噪性能与捷变频性能的一致性。基于本方法研制实现的11.1~13.1 GHz,最小步进10 MHz的宽覆盖合成器全范围环路带宽基本保持在600 kHz,输出信号相噪优于-83 dBc/Hz@1kHz,捷变频时间小于10 μs。     

基于等效鉴相频率的新型相位噪声测量系统

提出了一种基于等效鉴相频率的新型相位噪声测量系统。利用频率信号间相位差周期性变化的规律,无需频率归一化便可完成相互间的线性相位比对。通过参差鉴相器获取相位差信息,经低通滤波及相关信号处理后得到参考源的压控信号,进而实现相位锁定并在锁定后提取被测信号的相位噪声信息送入频谱分析仪,从而实现了相位噪声的高精度测量。该系统可以用一个参考源完成任意频率信号的相位噪声测量,而且参考源的相位噪声低、频率稳定度高、压控范围宽。实验结果和分析表明了该系统设计的合理性和先进性,与传统相噪测量系统相比,具有测量精度高、电路结构简单和成本低的优点,具有广泛的应用和推广价值。     

相控超声激发系统的设计

针对相控阵列声涡旋中的多路相控信号的激发问题,选用波形存储和窄带滤波谐振相结合的信号发生芯片MD2134实现信号的输出和功率放大,并利用FPGA编程技术控制输出信号的相位,设计了一个相位可调的8路相控超声激发系统,达到高集成度、操控灵活、相位差可控的目标. 在设计中,用Quartus Ⅱ软件编写寄存器代码,控制信号发生电路输出带有相位差的信号,经过D/A转换和功率放大后驱动换能器形成谐振. 将同步输出的8路中心频率约为500 kHz,相位差为π/4的信号分别激励8个换能器,用示波器采集水听器所接收到的声波波形,并测量各路声波的相位差. 结果表明设计系统的集成度高,输出信号幅度和相位稳定,各路声波相位差和理论结果一致,可在相控超声系统中推广和应用.     

采用锁相环的机动车流量智能检测

在机动车流量检测中引入了特殊的锁相环技术,既利用锁相环的相位负反馈对非工作频偏进行自调谐防止误计,又在有车时明显改变压控振荡器的振荡频率使环路失锁输出交流检测信号子以计数.系统中,基准振荡源采用与压控振荡器相同的电路、元件参数和尽可能相同的安装环境以减轻自调谐负担;选用负温度系数的选频电容以补偿频漂;软件滤波与硬件滤波相结合以排除动扰.     

多周期测量法在I/F变换器测试系统中的应用

本文讨论了多周期测量法、测频法和测周法这三种频率测量方法的特点，介绍了多周期测量技术的原理和软硬件设计方法，以及该技术在I／F变换器测试系统中的应用．为了提高测量I／F变换器输出信号频率的精度，引入多周期测量法，使得测试系统在较宽的频段内都能保持很高的测量精度，不仅能测量普通的周期信号的频率，而且可以测量非等间隔信号的频率，系统的整体性能有了较大提高．     

11.8GHz低相噪频率源的设计

针对汽车防撞雷达系统,设计了11.8GHz低相噪频率源.在对锁相环技术研究的基础上,分析相位噪声达到要求指标的可行性,并介绍鉴相器电路、压控振荡器电路以及环路滤波器电路的设计.测试结果表明该输出频率为11.8GHz的频率源获得很好的相位噪声性能,实现1kHz处相位噪声指标优于-90dBc/Hz,并且其他指标均达到要求.11.8GHz低相噪频率源能提高汽车防撞雷达系统的性能.     

一种低噪声GaAs HBT VCO的设计与实现

为了降低双极型工艺中二极管对相位噪声的影响,实现了一种工作在K波段的全集成差分压控振荡器．该振荡器基于砷化镓异质结双极晶体管工艺来实现,电路采用改进的π形反馈网络来提高振荡回路的品质因数,降低了压控振荡器的相位噪声,并补偿了电路本身存在的180°相位偏移．芯片的频率变化范围为23.123GHz到23.851GHz,最大输出功率为-1.68dBm; 整个电路由-6V的电源供电,直流功耗为72mW,控制电压为-3V时相位噪声为-103.12dBc／Hz@1MHz,芯片面积为0.49mm²．文中采用的电路结构能够降低双极型工艺中二极管对压控振荡器相位噪声的影响,在不牺牲压控振荡器调谐宽度的情况下可实现低的相位噪声．     

基于DPLL的扫频信号源系统的设计与实现

扫频信号源是输出频率可数控步进调整的正弦波信号源。低相位噪声和杂散的高频谱纯度扫频信号源是组成雷达接收机和系统频域分析设备等的核心。文中以数字锁相环技术(DPLL)作为高频谱纯度信号输出核心,用分频寄存器的设置来控制信号的输出频率,并通过高阶滤波器和自动增益系统得到最终的扫频信号输出频率。电路中,基于ADF4002数字鉴频鉴相器芯片、MC12148压控振荡器芯片和无源滤波器电路构建数字锁相环,再通过VCA821实现自动增益控制电路,最终实现高频谱纯度扫频信号源。经测试,该扫频信号源能在40～120MHz范围实现较高频谱纯度的扫频信号输出,将DPLL技术应用于扫频信号源不但易于变频和加快扫频源的迭代,而且大幅度降低了硬件开发成本。     

CMOS环型压控振荡器的设计

设计和分析了一种高稳定度、低噪声的CMOS环型压控振荡器。该电路具有较低的压控增益,较好的线性范围,较低的相位噪声。应用复制偏置电路,对差分环型压控振荡器的控制电压进行复制,通过对压控振荡器相位噪声的计算和分析,以提高对环型压控振荡器电源电压噪声和衬底噪声的抑制。该设计和分析是基于上华0.5 μmCMOS工艺,当控制电压从1～3 V变化时,相应的振荡频率为100～500 MHz;在偏离中心频率1 kHz、10 kHz、100 kHz和1 MHz频率处得到的相位噪声分别为?50 dBc/Hz、?75 dBc/Hz、?98 dBc/Hz和?120 dBc/Hz。     

热释电效应与超声衰减结合的离体温度估计

针对不规则介质引起的超声信号方向改变对超声测温的影响,提出结合热释电传感器和衰减系数温变性的超声测温方法. 构建并论证由超声、待测体和热释电传感器组成的测温模型. 设计制作具有高吸声特性的传感器,评价该传感器的超声信号的响应性能. 结果显示,传感器的输出电压与到达的超声功率成正比,功率灵敏度为3.117 mV/W,测量误差小于2.5%. 通过估计离体猪肉组织温度验证测温方法的准确性,传感器的输出信号时域能量与组织温度的相关性达到0.975 5,该方法估计的温度与热电偶测量值基本一致,估计误差小于3.95 °C. 实验结果表明,利用热释电传感器与超声能够测量出组织的温度的变化.     

论证振荡器相位噪声幂律谱的形成机理

本文分析了振荡器输出信号中相位噪声功率谱密度与等效噪声电压相对功率谱密度的关系。简捷地推导出了LC反馈振荡器相位噪声幂律谱的一般表示式,得到了各种相位噪声分量与振荡器电路参数之间的关系。所得到的全部结果给低噪声振荡器的设计、制作、频率稳定度的分析与相位噪声的测量提供了理论依据。     

低相位噪声微波锁相频率合成振荡器的设计

主要讨论了低相位噪声微波锁相频率合成器的设计 ,并对影响其相位噪声的主要因素如环路滤波器、分频器、鉴相器及压控振荡器 (VCO)分别作了分析和讨论 ;指出了在鉴相器、分频器预先选定的条件下 ,如何设计环路滤波器和压控振荡器而获得最佳的相位噪声性能。     

相位法原油含水率测量系统

针对电磁波在油水混合介质中传播时,其相位会随混合物中含水率的不同而发生变化这一特点,介绍了通过检测电磁波信号的相位变化实现原油含水率测量的系统.应用100MHz高频电磁波信号,采用同轴线作为传感器,实现了0%～100%含水量的连续测量.给出了以10%含水率为间隔点的测量结果.实验表明,该系统适合应用于高含水阶段(60%～100%)的原油含水率测量,测量结果稳定,测量误差在2%以内.     

基于双派克变换的单相数字锁相环设计

针对单相并网变流器的同步问题,为了消除传统正交虚拟信号生成中的延迟环节,结合坐标变换,提出了一种基于双派克变换的无正交虚拟信号的同步单相锁相环设计方法。将单相信号作为派克变换的一相输入,另一相为零,通过两个派克变换,最终获得单相信号的频率和相位,并验证了算法的正确性。分析了基于双派克变换的数字锁相环系统结构;解决了数字系统初值优化的问题;设计了相应的压控振荡器和滤波器及双派克变换的程序结构,实现了系统的数字化设计。仿真和实验结果表明,所设计的基于双派克变换的数字锁相环可准确快速地实现锁相功能。     

轮胎转鼓试验机转速自适应测量方法研究

通过研究基于光电编码器输出脉冲信号的两种常用转速测量方法,在分析多倍周期法测量精度的基础上,提出了一种转速自适应测量方法,在整个速度范围内可以获得较高的测量精度.设计了基于MSP430F149单片机的转速自适应测试系统的总体结构,具体阐述了测试系统的硬件组成和自适应方法的软件实现.实现了轮胎转鼓试验机转速的自适应测量.     

一种新型的相位式磁栅转矩转速传感器

在丙有的磁电型转矩转速传感器的基础上,提出了一种新型相位式磁栅转矩转速传感器。该传感器基于相应转矩测量原理,以磁栅为信号发生器。除了具有工作频率高,输出信号波形质量好的优点外,它的曙一特点是：共有四路输出信号,其中两路为反映转矩信息的比相信号,另两路是用于提高比相精度和判别转矩方向的辅助测量信号。而现有的转矩速传感器只有两路比相信号输出。     

一种新型相位式磁栅转矩转速传感器

在现有的磁电型转矩转速传感器的基础上,提出了一种新型相位式磁栅转矩转速传感器。该传感器基于相应转矩测量原理,以磁栅为信号发生器。除了具有工作频率高,输出信号波形质量好的优点外,它的另一特点是：共有四路输出信号,其中两路为反映转矩信息的比相信号,另两路是用于提高比相精度和判别转矩方向的辅助测量信号。而现有的转矩转速传感器只有两路比相信号输出。     

一类基于高增益观测器的多输入多输出非线性时滞系统的自适应模糊动态面控制

针对一类多输入多输出且状态不可测非线性时滞系统,提出了一种自适应模糊backstepping输出反馈控制方案。因为模糊逻辑系统的逼近性,利用其对未知函数进行逼近,设计高增益非线性模糊观测器估计不可测状态。并结合自适应backstepping技术和动态面控制技术,提出了自适应模糊backstepping输出反馈控制策略。证明了系统中所有信号都一致有界,此外,选择适当的参数能够保证跟踪误差和观测误差收敛到很小的一个领域内。通过仿真验证了所提控制策略的有效性。     

一种适用于超高频射频识别的温度传感器

设计了一种采用双压控振荡器的适用于超高频射频识别(UHF RFID)应用的温度传感器,可应用于环境温度检测以及物流链中．由于采用了两个结构完全相同的压控振荡器,可以抵消工艺偏差和电源电压变化等因素带来的影响,使输出仅和温度有关．采用了时分工作方式,使电路在检测完温度以后处于关断状态,有效地避免了重复计数的问题,并使该传感器完全不影响整体标签的工作距离．采用SMIC 0.18μm 2P4M EEPROM工艺进行流片,测试结果显示,标签读距离达到6m,写距离达到2.5m;在-40℃～+85℃温度范围内,温度测量精度为0.5℃,误差最大不超过±1.5℃．