微波谐振腔谐振频率实时测量系统的实现

微波谐振腔具有很高的品质因数,因而灵敏度很高;谐振频率是谐振腔最重要的参数,通过对谐振腔谐振频率的测量是目前为止最快速、最有效的湿度测量方法.本文提出了一种对单端开口同轴微波谐振腔的谐振频率测量方法,并设计了系统的具体实现.通过实时检测谐振腔耦合出来的输出功率的最大值,测量在该最大值点对应的频率值,从而快速得到谐振频率的大小.实验证明,该系统具有高灵敏性和高精确度,适合工业的在线应用.     

微波技术在烟支湿度检测中的应用

分析了微波技术的烟支湿度检测原理,并据此设计了一种微波测湿系统.试验结果表明：微波测湿技术具有快速、连续、不与被测物接触、无污染、检测精度高等优点.     

谐振式光纤陀螺偏振波动噪声的温度特性

光纤环形谐振腔环境温度变化带来的偏振波动噪声是影响谐振式光纤陀螺检测精度的主要光学噪声源之一,通过控制谐振腔温度,可以使偏振波动噪声得到有效抑制.为了抑制偏振波动噪声,减小R-FOG精度受FRR温度变化的影响,从理论上分析了谐振腔温度变化对谐振曲线、解调曲线的影响;针对不同温度下光纤环的谐振特性、解调曲线特性、陀螺零偏及零偏稳定性开展了实验,并对实验结果进行了分析.结果表明,谐振腔的工作温度为27.00℃时,两本征偏振态相距最远,总谐振曲线关于谐振频率点对称,谐振频率点检测误差可以忽略;陀螺零偏稳定性近似等于谐振腔温度为25.50℃时的1/100,在150 s的采样时间内达到0.07°/s,陀螺检测精度得到很大提高.     

双频率调制谐振式光纤陀螺谐振谷分裂现象研究

谐振式光纤陀螺(Resonator Fiber Optic Gyro,R-FOG)是利用光纤环形谐振腔的Sagnac效应实现对转动角速度检测的一种高精度惯性传感器件.双频率锯齿波组合调制技术可应用于谐振式光纤陀螺数字处理系统.实验发现,在基于双频率锯齿波组合调制技术的R-FOG系统中,对激光器输出光频率进行扫描时,在示波器上观察到光纤环形谐振腔的谐振曲线会分裂成两个谐振谷.利用频谱分析与光波场叠加原理相结合的方法对光纤环形谐振腔的输出光场进行了具体推导和仿真分析,并对谐振谷分裂现象的物理原因作了解释.仿真分析发现,光纤环形谐振腔的谱线宽度越窄或两个锯齿波组合调制频率相差越大,谐振谷分裂现象越明显.最后对这种谐振谷分裂现象进行了具体测试,实验测试结果和理论分析结果一致.     

一种新型谐振式MOEMS陀螺的设计及分析

提出一种新型的利用空间光路敏感Sagnac效应的谐振式MOEMS陀螺,设计了利用微镜构成的光学谐振腔.此结构具有小型化优势,可利用MOEMS工艺进行加工.理论分析了光源及谐振腔参数对陀螺基本探测极限的影响,指导参数设计,得到陀螺的极限灵敏度为1.54°/h.通过模式匹配理论对谐振腔型式进行了改进,减小了谐振腔损耗.进行了谐振腔原理验证实验,观察到谐振曲线.最后对微谐振腔的加工工艺进行了讨论.     

一种测量微波高Q谐振腔品质因数的新方法

传统的谐振腔品质因数扫频测量方法在实际测量时存在一定的限制.为此,针对微波高Q谐振腔,给出了一种测量其品质因数的新方法,该方法可以根据实测的谐振曲线灵活选取测量点,有效解决了传统方法中由于谐振腔受外电路影响导致测量误差较大的问题.采用该方法对一个微波高Q谐振腔进行测量,得到了较好的结果.     

利用微波测量中药丸料湿度实验研究

介绍利用波长为3cm的微波技术对中药丸料湿度的测量，主要有微带式微波固态信号源，微带式测湿传感器，选频放大器，微波透射衰减量与中药丸料湿度的线性关系等。通过实验结果表明，由于中药丸料密度一致性非常好，因此，只需单一测量微波功率衰减量，便可实现对药料的湿度测量，对于中药生产业具有一定的实际应用意义。     

正弦波调制对谐振式陀螺中谐振信号的影响

谐振式光纤陀螺（R—FOG）是利用光学Sagnac效应实现对转动角速度检测的一种高精度惯性传感器件。理论分析了正弦波调制特性,搭建了光学微谐振腔的调制解调实验系统,实验对比了正弦波、锯齿波、三角波3种调制波形对谐振信号信噪比的影响,得出了正弦波调制效果最好,提高了谐振信号的信噪比。针对不同调制幅度和频率条件下的正弦波调制对谐振信号的影响进行了测试,得出了调制幅度和调制频率对谐振信号的影响,为光学微谐振腔在谐振式陀螺系统应用中相位调制选择最佳的参数提供了参考。     

微波谐振腔模式数的程序求解法

微波谐振腔在无线通信领域应用广泛。在简要微波谐振腔的基础上,给出了用程序求解谐振模式数的方法,并利用C++实现了对给定尺寸矩形谐振腔模式数的求解。     

谐振腔蒸汽湿度测量系统的补偿研究

在微波单腔测量流动湿蒸汽的系统中,影响蒸汽湿度测量准确性的因素比较多。分析了谐振腔热膨胀引起的频率漂移、水膜厚度引起谐振频率的变化以及频率测量环节引起的测量误差,并分别介绍了相应的补偿措施。通过对各环节的补偿,可以有效地提高蒸汽湿度的测量精度。     

Real-Time, Label-Free, All-Electrical Detection of Salmonella typhimurium Using Lead Zirconate Titanate/Gold-Coated Glass Cantilevers at any Relative Humidity

We have examined non-insulated PZT/gold-coated glass cantilevers for real-time, label-free detection of Salmonella t. by partial dipping at any relative humidity. The PZT/gold-coated glass cantilevers were consisted of a 0.127 mm thick PZT layer about 0.8 mm long, 2 mm wide bonded to a 0.15 mm thick gold-coated glass layer with a 3.0 mm long gold-coated glass tip for detection. We showed that by placing the water level at the nodal point, about 0.8 mm from the free end of the gold-glass tip, there was a 1-hr window in which the resonance frequency was stable despite the water level change by evaporation at 20% relative humidity or higher. By dipping the cantilevers to their nodal point, we were able to do real-time, label-free detection without background resonance frequency corrections at any relative humidity. The partially dipped PZT/gold-coated glass cantilever exhibited mass detection sensitivity, Δm/Δf = -5×10(-11)g/Hz, and a detection concentration sensitivity, 5×10(3) cells/ml in 2 ml of liquid, which was about two orders of magnitude lower than that of a 5 MHz QCM. It was also about two orders of magnitude lower than the infection dosage and one order of magnitude lower that the detection limit of a commercial Raptor sensor.     

基于基片集成波导的湿度传感器设计

采用了边界积分谐振模式展开(BI—RME)方法和Floquet定理相结合的方法,对基片集成波导(SIW)结构进行设计,并利用电磁带隙对敏感区进行构建,用空腔微扰法分析.根据湿度对介电常数的影响引起频率偏移的原理,对谐振器的谐振频率和信号幅度进行测量.实验结果表明:用SIW设计的谐振器的湿度范围为11％～97％RH,灵敏度为13.371～46.51 kHz/RH,设计的新的微波器件具有较好的研究意义和测量效果.     

双稳随机共振系统信号调制噪声效应用于弱信号检测

通过对双稳系统随机共振模型的数值分析，得出在双稳系统输出信号中，有一个正弦信号成分和一个表现为维纳过程的噪声成分分别与输入的正弦信号和白噪声相对应。通过选择合适的系统参数，可以减小系统输出中信号和噪声之间的耦合效应。该系统可以大大抑制噪声，并在双稳系统中产生信号调制噪声效应。然后对双稳系统的输出信号作功率谱分析。不但可以辨识出淹没在白噪声中的微弱正弦信号的频率，还可以较精确地估算出微弱正弦信号的幅值。数值仿真表明，双稳系统的信号调制噪声效应可用于多个微弱正弦信号的检测。     

DC到2.6GHz硅基MMIC放大器

本文采用基于硅基的：BiCMOS工艺设计制作了一款带宽为DC到2．6GHZ的低噪声、高增益MMIC放大器。该放大器为了实现从DC到2．6GHz的带宽，保证有足够的增益和理想的增益平坦度，采用了负反馈结构，两级级联，并选用了一种结构新颖的微波晶体管。该放大器具有功率增益高、频带较宽、噪声系数较小的特点。在仿真过程中其3dB带宽约3GHz，增益为26．6dB(1．5GHz时)，1dB压缩点输出功率约为1dBm；样品的实测结果为3dB带宽约2．6GHz，增益为26dB(1．5GHz时)，1dB压缩点输出功率约为1dBm。     

基于信息融合度传递的频域徙动入侵特征挖掘算法

在功率自激混合组合网络中,路由之间的相群特征相异性会产生谐振信号,因此需要有效挖掘入侵信号的频域徙动特征来实现对入侵信号的拦截。传统方法采用混合蛙跳算法挖掘入侵特征并且聚类中心矢量向模糊边缘贴近,因此搜索和挖掘精度不高。提出了一种基于混合蛙跳最优模因组信息融合度传递的频域徙动入侵特征挖掘算法。构建功率自激组合网络的系统模型和入侵信号数学模型,基于频域谐振慢变衰落幅度均衡原理,得到多源网络攻击源信号在相干点积功率累积尺度坐标,采用多普勒频移模糊搜索对入侵信号进行平滑处理,计算入侵信号的多普勒频移状态空间固有模态函数,得到入侵信号的频域特征包络幅度估计值。采用IIR滤波算法,对信号进行降噪滤波处理,提高信号的纯度,提出基于信息融合度传递的混合蛙跳入侵信号检测算法,优化特征挖掘结果,完成入侵信号的频域徙动特征挖掘算法改进。仿真实验结果表明,该算法能准确挖掘入侵信号的频域徙动特征,特征的波脊亮点明显,在低信噪比下提高了入侵信号的检测性能。     

Robust design of a microactuator for HDD head positioning

With rapid growth in areal recording density of hard disk drive (HDD), ultra-high precise head positioning and higher servo bandwidth are required. Dual-stage actuation system using MEMS actuator has been considered as one promising precise positioning solution. The microacatuator we designed has a low in-plane resonant frequency, which limits the servo bandwidth and needs compensation by servo control system. However, this resonant frequency may shift from its mean value during MEMS fabrication process. This shift adds difficulty to effective compensation for servo control. In this paper, a robust solution is proposed to minimize microactuator’s resonant frequency shift so that its first resonance frequency is insensitive to the effects of sources of processing variations and then effective compensation for high servo bandwidth can be achieved.     

基于MEMS工艺的异性材料定向天线

制备了一种基于MEMS工艺的定向天线。以异性材料为基底的亚波长谐振腔结构有效降低了天线体积。这种天线可以用于要求高能量密度的微系统的能量传送。本文中的天线厚度为1.5mm,可工作于10GHz频段。这使得其易于与微系统集成。文中也给出了仿真及实验的结果,并介绍了天线的加工过程。     

The research of indirectly-heated type microwave power sensors based on GaAs MMIC technology

In this work, the effect of the temperature and the humidity on the indirectly-heated type microwave power sensor is researched in order to extend its application field, and their mechanism is revealed. The fabrication of this microwave power sensor is divided into a front side and a back side processing using GaAs MMIC process and MEMS technology. One advantage of this microwave power sensor consists in compatibility with MMIC devices and other planar connecting circuits structures with zero dc power consumption. The measurement results show that the environment temperature has a significant effect on the performance of the indirectly-heated type microwave power sensor, and the humidity has a little effect on its performance. The temperature dependent coefficient is about 0.6 mV/(W K), which has an important reference value to other thermoelectric microwave power sensor. The reason is that the accuracy microwave power measurement will be realized as long as the environment temperature is tracked in the testing process.