基于FPGA的超声相控阵发射系统设计

为使水声成像系统小型化,首创性地提出了将相控阵技术和水下超声成像技术结合在一起,设计了一种基于FPGA的超声相控阵发射系统。对相控聚焦的发射原理进行了分析,利用FPGA的内部逻辑资源和丰富的I/O引脚实现了六通道超声相控阵发射,为有效激励压电换能器设计了信号调理电路对激励信号进行D/A转换及放大。通过实验测试表明,该系统可以实现超声信号的相控发射,相控延时精度达到2.5ns,发射信号稳定,系统集成度高,为水下超声成像提供了一种新的途径,具有较强的应用价值。     

基于1-3压电复合材料宽带超声换能器研究

电声转换效率与换能器带宽是评价聚焦超声换能器性能的重要指标。传统压电陶瓷制备的聚焦超声换能器,其电声转换效率与换能器带宽偏低。该文采用实验结合仿真模拟的方式,通过研究1-3压电复合材料中压电相的体积比、环氧相改性、调控匹配层阻抗与匹配层厚度对换能器性能的影响,开发了一种基于1-3压电复合材料的聚焦超声换能器,实现了82.3%的电声转换效率与140 kHz的换能器带宽。结果表明,与同等规格的传统压电陶瓷聚焦超声换能器相比,该超声换能器的两项指标分别提升了105%与250%,这为大功率聚焦超声换能器的设计开发提供了参考与指导。     

HIFU治疗相控换能器相位控制和驱动系统设计

多阵元相控阵列聚焦换能器具有焦距可调和可实现经颅聚焦等优势。相控阵换能器相位控制和驱动系统是决定多阵元相控换能器能否应用于临床的关键技术之一。目前,在满足电路系统输出参数要求的前提下,尽可能通过提高系统集成度缩小系统体积,并提高相位分辨率是相控阵换能器相位控制和驱动系统设计过程中的重点与难点。该文基于现场可编程门阵列(FPGA)主控芯片、高速数模转换器（DAC）、集成驱动放大器设计了高强度聚焦超声（HIFU）治疗相控阵换能器相位控制和驱动系统。实测结果表明,本系统输出的正弦信号峰 峰值为36.2 V,且输出信号中无高次谐波,相位分辨率为2 ns,延时误差小于1 ns,可满足HIFU治疗相控换能器阵元驱动及其所需相位分辨率,并使系统小型化。     

基于FPGA 的移相时钟数字内插TDC电路设计与实现

为实现高精度航天设备时序信号的地面检测, 设计了一套基于现场可编程逻辑门阵列 (FPGA) 的专用地面 检测系统, 时间数字转换电路 (TDC) 是该系统的关键部件。该电路采用数字内插技术, 使用高频时钟直接计数进 行“粗”测保证检测系统量程, 再利用待测信号跳变沿锁存移相时钟电平状态进行“细”测提高测量精度。分析了测量误 差来源并提出了相应解决办法。实验结果表明, 该电路测量分辨率满足 0.2 ns 设计值, 重复性引起的测量不确定度小 于 0.1 ns。     

低频相位仪电路的改进与仿真

以一级RC电路作为移相网络,对低频相位仪波形转换电路单元进行改进,采用同相输入滞回比较器电路以提高抗干扰能力,采用二分频鉴相电路以实现精确的鉴相脉冲,采用移相信号放大电路以实现5 Hz～20 kHz相位差频率测量范围,进一步引入自动增益控制技术,介绍了由集成运放和模拟开关构成的程控增益放大器.通过Multisim 10对400 Hz及40 Hz时电路改进前后输出波形及相位差的仿真结果表明,改进电路性能指标达到了设计要求,提高了相位差的测量精度.     

用作相位计定标的ECL电路

图1所示电路采用高速ECL器件来产生一对高精度移相的周期信号,这种信号用来对相位计定标。本电路测试的输入信号范围从16Hz到96MHz(1Hz到6MHz的输出频率)。在6MHz输出频率时,0.1ns的相移精度约0.2°。     

晶闸管数字移相触发电路

在晶闸管整流、调压、调功电路中,移相触发电路是必不可少的.而常用的移相触发电路以模拟移相方式为多,其缺点是移相范围窄、精度低、电路亦比较复杂.所以,使用数字移相触发电路是一种明智的选择.数字移相触发电路如图1所示,各点波形如图2所示.由图可知,电路由工频/方波同步转换电路、锁相环路、移相电路、单稳电路等组成,主电路为单...     

热疗用凹球面状环形换能器的研究

引入负声源，导出了凹球面状环形换能器声场的简洁表示式。通过数值计算，研究了凹球面状环形阵列的阵元几何尺寸、阵元分布和阵元数及激励信号等因素对声场特征的影响，分析了此类阵列的相控聚焦效果。     

高频感应加热电源模数结合连续可调移相电路研究

为减小开关损耗和防止开关管损坏,通常要求高频感应加热设备工作在弱感性状态,为此必须在反馈回路进行相位的超前、滞后调节。传统的高频模拟移相电路存在移相角随输入信号频率变化时刻发生变化的缺点,而高频数字移相电路在移相精度要求较高时倍频难以实现。为此,文中提出了两种实用的高频模数结合移相电路实现移相角在任意需要角度范围内连续可调移相。经实验,在光伏电池片组件1 MHz高频感应焊接时满足移相要求,移相效果好。     

HF单边带解调器

图1所示电路用于补充“设计实例(Design Idea)”栏目以前的一篇文章渗考文献1)。图中的调制器使用了一个移相网络,把一个低频的(声频)信号分成同相和90°相差(正交)的两个分量。这里的移相网络比其他移相电路优越之处在于,它产生的移相误     

中央空调控制系统的二线制湿度传感变送器设计

介绍了所研制的二线制湿度传感变送器的电路原理及设计计算。该变送器将湿度信号经C／V和V／I转换电路变成电流信号，送入中央空调控制系统，完成对生产车间的湿度控制。变送器触发源电路保证产生的脉冲串具有改善的波形，单稳态电路实现输出波形的稳定。设计的无源积分器有较好线性度，放大电路的高输入阻抗和高共模抑制比保证了可靠测量远距离小信号。给出了4～20mA二线制湿度传感变送器的电路原理图，实例说明，中央空调控制系统使用的湿度传感变送器具有测量范围宽，精度高，抗干扰能力强等特点。     

微波光子技术相控阵雷达天线现场校准系统

研究了基于微波光子技术的相控阵雷达天线现场校准技术。介绍了微波光子技术进行相控阵天线现场校准的基本原理,通过利用架设在相控阵天线阵面上的光学探针中的电光晶体的泡克尔斯效应,使得自探针反射的光学信号携带有天线单元的近场辐射信息,在将其进行光电转换后采用外差相干检测的方法来获得信号中所携带的天线单元的幅相信息,便可实现对天线阵面天线单元辐射场信息的快速检测,实验验证系统的电场幅度和相位测量精度可以分别达到0.3 dB和2,同时该方法对被测天线单元具有侵入性低、抗干扰能力强、体积小等优点,满足相控阵天线现场校准的实际需要,具有很强的工程实用价值。     

基于DDS的有源相控阵天线

有源相控阵天线不仅能提高通信系统的性能,而且还能扩充其功能,所以在通信领域的应用越来越广泛.本文介绍一种没有高频移相器的8单元有源相控阵天线系统,它由平面天线阵、数字T/R组件、接收DBF和系统控制分析软件等组成.其基本原理是在发射模式下,利用直接数字合成(DDS)代替传统的高频移相器和衰减器.由于DDS的工作频率比较低,需要通过上变频到系统所需要的工作频率(2.0GHz).在发射模式下,通过控制DDS完成发射波束形成所必需的幅度、相位加权和上变频所必需的本振信号;在接收模式下,则利用DDS技术产生接收信号下变频所必需的本振信号,然后采用DBF技术形成接收波束.文中详细介绍了基于DDS的有源相控阵天线的实现方法和实验结果.通过8单元基于DDS的有源相控阵天线系统的研究,证实了DDS技术在相控阵天线中应用的显著优点和相控阵天线在通信领域具有潜在应用市场.     

基于FPGA+ARM的压电换能器阻抗测量系统设计

该文研制了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)和ARM的压电换能器阻抗测量仪,介绍了矢量伏安法的阻抗测量方法,从压电换能器的等效电路出发,分析了换能器阻抗测量方法。设计了基于FPGA的直接数字式频率合成(DDS)信号发生电路,阻抗测量前端和相敏检波电路。通过ARM系统实现了换能器等效参数计算和导纳圆显示。实验表明,该装置结构简单,测量精度可靠,满足工程应用。     

A low-cost 8 to 26.5 GHz phased array antenna using a piezoelectrictransducer controlled phase shifter

A new phased array antenna of wide bandwidth and good beam scanning angle has been developed using a low cost multiline phase shifter controlled by a piezoelectric transducer (PET) and a stripline fed Vivaldi antenna array. The multiline progressive PET phase shifter has a low perturbation loss of less than 2 dB and a total loss of less than 4 dB up to 40 GHz with a maximum phase shift of 480°. The proposed phased array antenna consists of four E- or H-plane Vivaldi antennas, a PET phase shifter, and a power divider. The phased array shows a wide beam scanning capability of ±27° over a wide bandwidth from 8 to 26.5 GHz covering X, Ku, and K bands     

超指向性相控阵列波束形成设计与实现

超指向性相控阵列设计要求阵列具有高指向性,基于对平面阵波束形成与指向性的理论分析,提出了矢量分解阵列设计,使波束形成的方法得到很大的改进,并实现相控阵系统中各阵元发射和接收相位的精确控制.     

A double-stage injection-locked oscillator for optically fed phasedarray antennas

In an optically fed phased array antenna system, the microwave carrier signal is transmitted via a modulated lightwave to each active T/R (transmit/receive) module, where it must be converted back to the microwave domain. Currently, efficient optical-to-microwave conversion is extremely difficult, as the detected microwave signal is weak and noisy. A novel circuit, containing a high-gain/low-noise microwave injection-locked oscillator, has been developed to improve the interface between the optical and microwave components. The circuit utilizes two FETs and a dielectric resonator, which serves as a frequency-dependent feedback element. The circuit, designed to operate at about 8 GHz, provides significant amplitude and phase noise suppression. In addition, the circuit realization is compatible with MMIC technology