“虚实结合”的EDA课程设计实验教学案例

为提高学生的工程实践能力,我校EDA课程设计结合自研在线教学平台,采用案例式教学方式,锻炼和培养学生对EDA开发工具综合运用的能力和动手实践能力。EDA课程案例包括Matlab设计仿真、Modelsim仿真及D/A电路设计调试等EDA完整工程设计流程,线上实验平台提供远程硬件调试功能,学生可以随时随地通过线上实验平台对设计进行验证并与教师进行在线交流。该案例的成功实施有助于虚实结合的实践教学方法探索。     

新工科环境下“EDA技术”课程改革的探索

高校新工科人才培养的要求是培养一大批多样化、创新型卓越工程科技人才。针对培养要求切实做出积极的改革,首先重构EDA技术课程的教学时间,由线上和线下两部分组成。线上课要求完成课程视频学习、单元测验、讨论和期末测试;线下课堂要求完成见面课项目设计、实验课和期末考试。通过线上线下课堂教学的结合,加强过程性考核手段,完善学生学习评价机制。     

“模式识别”课程线上线下混合教学模式探索与实践

在模式识别课程教学中,针对传统线下课程短板,开展线上与线下相结合的混合教学模式教学改革探索。阐述了本课程教学改革的教学环节设计、教学实施方法、考核方式等,以思维导图和综合案例串联庞杂知识点,采用多样化手段,加强对学生创新思维和能力的培养。教学实践证明,该课程教学改革调动了学生主动性,培育了其创新能力与科学精神,丰富了线上线下混合教学改革的理论研究。     

基于非线性兰姆波的热双金属残余应力表征

该文研究了热双金属带材的兰姆波非线性效应与温度、应力的关系,建立了非线性超声检测系统,结合X线衍射(XRD)法确定应力值。将热双金属分别加热到100℃、200℃和310℃,保温1 h后空冷,对比不同温度对非线性系数的影响,分析常态和热处理降应力后热双金属的非线性系数和应力值的关系。实验结果表明,热双金属在常温和经100℃、200℃加热后的非线性系数基本不变,而经过310℃稳定化热处理降低应力后,非线性系数明显降低;验证了热双金属中兰姆波二阶、三阶非线性系数对应力值敏感且随应力增大而增大,其均可用于表征残余应力状态;根据应力值与非线性系数的关系得到拟合函数,并验证了通过拟合函数计算应力的可行性,这为使用非线性系数评估应力提供了一种参考方法。     

新型LTCC高隔离低插损3dB90°电桥设计

基于宽边耦合带状线结构,该文设计了一种基于低温共烧陶瓷(LTCC)技术的高隔离低插损3 dB 90°电桥。该电桥使用螺旋耦合线有效地减小了器件尺寸,同时以对称式结构建模更便于后期的优化调整。在宽边螺旋耦合带状线垂直方向引入一个伸入式可调隔离电容,极大地提高了该电桥的隔离度,使其可达27 dB,且插入损耗≤0.2 dB,较之传统的定向耦合器结构,其在提升性能的同时大幅减小了器件尺寸。对耦合线直角拐弯处的电场强度进行分析与优化,采用45°斜切的方式使拐角处的电场强度与直线处大致相等。对上接地金属板进行环形镂空处理,这将改善带内的幅度平衡度。该文设计的3 dB 90°电桥通带为0.96~1.53 GHz,插入损耗≤0.2 dB,幅度平衡度≤±0.7 dB,相位平衡度为90°±1°,隔离度≥27 dB,其具有良好的应用市场。     

可精确综合的超宽阻带等波纹微带低通滤波器

利用公比线网络的可综合特性,设计实现了一种具有宽阻带特性和带内等波纹响应的传输线低通滤波器。该滤波器的原始设计以一段具有Z型拓扑的平行耦合线节为核心,在其四个独立端口处对称加载两对开路枝节线。当所有的传输线元件的电长度均相同时,对上述网络加以分析并得到完整的传输函数。利用平移匹配法,可以在满足指定截止频率和波纹系数的约束下,令其传输函数满足一组可调的等波纹响应。最后,利用开路扇形贴片等效低阻抗加载枝节线,完成实物滤波器的制作。测试与仿真结果吻合良好,验证了设计方法的有效性和正确性。     

基于介质集成悬置槽线的差分至单端功分器北大核心CSCD

设计了一种基于介质集成悬置槽线的宽带差分至单端功分器。采用槽线与微带线耦合的差分过渡结构,实现了差分电路与单端电路的互连。在较宽的工作频率范围内实现了较好的共模噪声抑制。在10.52~15.58 GHz的频率范围内,测得差分端口处的回波损耗优于10 dB。输出端口在10.1~15 GHz的频率范围内保持15 dB以上的隔离度。差分工作模式下,功分器输出的两路信号具有幅值相等、相位相反的特点。所设计的电路基于多层板结构,将槽线及其核心电路悬置于多层板内置的腔体中,具有自封装、低辐射损耗等优势。     

考虑材料影响的双向直流固态变压器绕组损耗计算方法

为提高双向直流固态变压器的整体效率和功率密度,研究双向直流固态变压器绕组损耗的计算方法。建立双向直流固态变压器绕组损耗基本计算模型,分别从铜箔绕组、利兹线绕组与实心圆导线绕组三方面研究适合不同导体绕组损耗的计算方法,其中采用有限元与傅里叶分解计算方法求得铜箔绕组损耗,通过修正Ferreria算法求得实心圆导线绕组的交流电阻,将其代入双向直流固态变压器绕组损耗基本计算模型中求得实心圆导线绕组损耗,利兹线绕组损耗由Tourkhani利兹线绕组损耗精准模型计算。以铜箔样例绕组与实心圆导线样例绕组为例进行实验,实验结果表明,所研究方法的计算值与实际测量值非常接近,计算精准度高,计算结果具有较高的实际应用价值,可为双向直流固态变压器整体效率优化提供参考。     

基于光电成像技术的运动员垂直弹跳高度测试

针对运动员弹跳过程持续时间短,弹跳位置相对不固定,弹跳高度测试操作复杂的问题,提出一种基于线阵光电成像技术的运动员垂直弹跳高度测试方法;首先构建大视场垂直弹跳高度测试系统,线阵CCD相机进行实时获取,得到目标弹跳轨迹图像;然后对目标弹跳轨迹图像进行图像分析和处理,高精度提取弹跳特征点,从而获得运动员垂直弹跳的运动时间;最后依据运动学公式,实现运动员垂直弹跳高度的准确测试;进行多组实验并分析实验数据,结果表明在1500mm的弹跳测试范围内,实验相对误差范围在3%以内,证明了该方法的可行性。     

基于特征建模的连续体机械臂自适应鲁棒控制技术研究

针对连续体机械臂动力学建模困难,控制难度大的问题,使用特征建模的方法,用简化等价的特征模型设计了自适应鲁棒控制器。首先,通过对机械臂系统进行分析,使用特征建模得到等价的动力学模型,然后采用递推最小二乘法进行参数辨识,得到该特征模型的特征参数,最后,利用模型与辨识得到的参数设计了一种结合滑模控制的自适应控制器。通过仿真实验对本文方法与传统PID方法进行对比,仿真结果表明,本文的方法对于末端角度控制的跟踪精度高,同时对于末端扰动有着良好的自适应能力和鲁棒性。