无刷电机驱动器在大型医疗设备上的应用

无刷电机及其驱动器在大型医疗上的设备应用越来越广泛。为了设计更好的医疗设备、造福患者,研发人员需要对驱动器有更深的理解和更好的选型及应用。需要理解无刷电机及驱动器的工作原理,清楚大型医疗设备对无刷电机驱动器的要求和实现方式,如安全性、可靠性、通讯等。在医疗设备开发中,驱动器的应用有多种方案,它们各具特点,包括通用驱动器,板载驱动器、自主研发驱动器。随着技术的发展,无刷电机驱动器在大型医疗设备的应用,出现了新的趋势,如:小型化、一体化、模块化和集成化。     

风洞自由飞多路数据采集与传输系统设计

传统风洞自由飞实验通过缩比模型来研究气动参数,随着采集器种类与数量的增加,机载设备结构设计与数据传输控制难度日趋增大。针对这一现状,设计一套基于FPGA逻辑控制与时序驱动的多路数据采集与传输系统。系统采用机载端、地面端、上位机端三端结构,分工明确。机载端采用小型化双层结构化设计来采集舵机角度信号、风向标志信号、IMU惯性测量单元信号、航空姿态信号,地面端负责数据的整合与分发,上位机端进行数据监视与系统控制。经过测试,该系统采集精度达±0.07%FS,数据传输时延低于2.42 ms,符合预期目标。     

一种低频段小型化带通频率选择表面天线罩设计

具有陡峭截止性能的带通型频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)在低频段天线设计中有重要应用需求,而传统带通型FSS设计在低频段存在单元尺寸过大和散射栅瓣等问题。为此,提出了一种低频段小型化的带通型FSS天线罩。该结构通过多层非谐振型FSS级联而成,并采用介质加载和FSS单元交叉曲折等小型化设计技术,使其具有S频段二阶带通空间滤波特性,相对带宽达到25%。同时,FSS单元尺寸减小至1/16λ0（λ0为中心工作波长）,天线罩电厚度约为1/20λ0 。基于带通FSS的等效电路模型,给出了详细的FSS单元小型化设计过程,完成了该S频段小型化二阶带通型FSS天线罩实物样件加工和传输特性测试工作,测试结果与全波仿真结果吻合较好。     

一种高效的大功率宽带整流电路

提出了一种由π型匹配枝节、整流二极管、直通滤波器组成的高效大功率宽带整流电路。采用2只HSMS-282P肖特基二极管桥设计单级倍压整流电路,使电路在整流效率不下降的情况下提升输入的功率容量;采用π型匹配枝节实现阻抗匹配,使电路具有宽频特性,同时其并联短路枝节可以作为输入滤波器,实现小型化和整流效率的提高。直通滤波器用于抑制基频和二极管非线性产生的高次谐波,以提高整流效率。实测结果表示：在2.05~2.6 GHz带宽内整流效率大于60%;在2.45 GHz工作频率和35 dBm输入功率下,整流电路在330 Ω负载上获得70%的整流效率。该整流电路具有整流效率高、功率容量大、频带宽的特性,可为工程人员设计大功率微波整流电路提供设计指导。     

基于90°电桥芯片的小型化和差器设计

介绍了一种基于90°电桥芯片的和差器的设计原理、封装测试方法以及实测结果。针对小型化设计、测试的难点进行攻关,在低温共烧陶瓷(LTCC)基板表贴电桥芯片,并在基板内部引出走线至基板表面,形成测试端口;利用微组装技术实现小型化高集成设计方案。在此基础上设计封装壳体,实现芯片气密封装,提高工程应用可靠性。根据组件实测结果,驻波比小于1.8,幅度一致性优于±0.8 dB,相位一致性优于10°,质量为35 g。     

宽频带圆极化缝隙螺旋天线的设计

研究了一种宽阻抗带宽和宽圆极化轴比带宽的缝隙螺旋天线。天线印制在由FR4 介质基板构建的 方形柱状结构的内外表面,两组长短不同的缝隙螺旋臂印制在介质基板外表面并延伸至天线顶部;一条弯折的微带 线作为馈电网络印制在介质基板内表面,通过对各缝隙耦合馈电,实现天线宽阻抗带宽和轴比带宽。实测结果表 明:天线尺寸为0. 111λ0 ×0. 111λ0 ×0. 221λ0(λ0 为北斗B2 中心频率1. 207 GHz 对应的自由空间波长),S11 ≤ -10 dB 的阻抗带宽为1. 158~1. 778 GHz,轴比≤3 dB 的圆极化带宽为1. 133~1. 918 GHz。该天线采用缝隙螺旋结构,通过 简易的馈电网络实现天线小型化和宽频带特性,在卫星导航系统中具有较好的应用前景。     

基于SISL的介质填充双通带滤波器设计

为实现滤波器的小型化,基于介质集成悬置线(substrate integrated suspended line, SISL)结构提出了一种介质填充双通带滤波器的设计方案. 首先将高介电常数的介质块填充入SISL的空气腔中,提升SISL的等效介电常数,实现电路的小型化,高介电常数介质块可以直接被SISL固定;然后利用T型结连接两组工作在不同频段的滤波器从而使得两个通带相对独立;最后利用仿真软件进行优化,确定介质填充双通带滤波器的尺寸,并进行加工与测试. 仿真与测试结果表明,二者具有较好的一致性,两个通带频率内的回波损耗均优于15 dB,电路的核心尺寸为0.058λ_g×0.139λ_g(λ_g为SISL在第一通带中心频率处的导波波长). 此双通带滤波器具有小尺寸、自封装等优势,且所有层介质基板均采用低成本的FR4板材,降低了制造成本.     

基于2比特结构的时间调制模块小型化设计

针对时间调制阵列中调制模块的小型化问题,采用多层板结构,将模块中开关的谐振单元和偏置电路以及射频信号电路放置在不同层,并通过类同轴耦合线和缺陷地等不同的技术措施结合,解决了不同射频通道之间的幅相不平衡以及谐振等问题,在实现小型化的同时兼顾了电性能. 据此设计了2比特结构的时间调制模块,该模块工作频段为14.2～16.4 GHz,尺寸为1.2λ×0.96λ@15.3 GHz,相邻状态相移为90°±5°,幅度差为±0.5 dB. 在载波频率为15.3 GHz、调制频率为1 MHz时可达到34 dB谐波抑制,最大信号带宽则可达200 MHz,验证了本文设计方法的有效性.     

W波段小型化低交叉极化片上天线

针对W波段毫米波片上雷达系统的小型化、高集成度、低功耗应用,本文基于0.13 μm Bi-CMOS工艺提出了一种工作在94 GHz的小型化新型短路微带片上天线。该天线基于传统四分之一波长短路微带天线（Shorted Patch Antenna, SPA）结构,通过引入对称反向接地的寄生SPA,显著降低了天线H面的交叉极化。同时寄生SPA引入了新的谐振点,有效提高了天线的带宽。为了实现小型化的应用,本文通过引入容性加载,进一步减小了片上天线的尺寸。天线馈电采用共面集成波导（CPW）直接馈电形式,以便于毫米波GSG探针平台的测试。仿真结果显示,天线增益约为-3.2 dBi,-10 dB相对带宽为4.4%,E面、H面交叉极化分别为53.7 dB和28 dB,辐射效率大于10%。与传统四分之一波长短路微带天线相比,提出的天线-10 dB相对带宽提高了2.5%,H面交叉极化降低了16.5 dB,天线尺寸缩小了32.5%。