一种可变阶次模拟分抗电路的实现方案

在分数阶微积分的工程应用中,一个最重要的步骤是模拟分抗电路的实现,为此采用跨导运算放大器设计了可变阶次分抗电路,并利用有限数量的二端口网络级连,能够在电路设计形式固定的情况下,通过调节跨导运算放大器的控制电流,在一定的范围内改变分抗的运算阶数。模拟结果与理论分析结果相一致,证明该设计方案对于分数阶微积分的实际应用有着一定的工程意义。     

基于连分式分解的1/2^n阶模拟分抗逼近电路设计

应用连分式理论设计1/2n阶模拟分抗逼近电路。基于分数阶微积分理论,推导理想模拟分抗的网络函数。对1/2阶理想分抗的网络函数进行连分式分解,得到相应模拟分抗逼近电路的网络函数,并将其推广到1/2n阶。采用无源RC器件设计电路的具体结构,并通过multisim10仿真。实验结果证明,由连分式分解理论设计的1/2n阶分抗逼近电路具有良好的幅频响应和相频响应,能有效地逼近理想分抗。     

一种实现任意分数阶神经型脉冲振荡器的格形模拟分抗电路

为了准确仿效生物神经脉冲信号的波形特征,提出并论述1/2阶网格型模拟分抗电路模型,1/2阶网格型主值分抗电路与T型、Π型、桥T型主值分抗电路之间的等效转换,用晶体谐振体和差接变量器实现它的方法,1/2阶网格型模拟分抗电路模型的频率特性以及用模拟分抗电路构造任意分数阶仿生神经型脉冲振荡器。实验中,以1/2阶网格型模拟分抗电路为例构造了1/2阶仿生神经型脉冲振荡器,其输出的仿生神经脉冲信号比较正确地模仿了实际生物神经脉冲振荡信号的波形特征。     

一种新的有源梯型网络实现法

梯型网络的有源模拟是近年来受到重视的有源滤波器实现方法之一,这是因为比起其它结构的有源电路,梯型网络具有最好的通带元件灵敏度特性。从原理上说,梯型网络的有源实现方法可分为元件模拟和运算模拟。元件模拟就是指以有源的方法直接去模拟无源LC网络中体积大、造价高的电感元件;而运算模拟则是指用特定的有源方框电路去模拟梯型网络中的电压电流运算关系。     

模拟电感与集成化混沌信号发生器实现研究

在基本有源模拟电感实现方法的基础上,以有源模拟电感代替理想电感元件,对混沌信号发生器的集成化进行研究.以著名Chua氏电路为例,给出了混沌信号发生器的实现方案,进行了集成化混沌信号产生电路的分析.PSpice软件的仿真结果表明,使用模拟电感代替混沌电路中的理想电感,若设计合理,不会影响原混沌电路的非线性动态行为,可以实现混沌信号发生器的集成化.     

分数阶模拟电容和模拟电感的设计

基于波特图频域近似算法和阻容分抗电路设计出分数阶模拟电容,利用广义阻抗变换电路把α(0α1)阶模拟电容转换为α阶模拟电感,把分数阶模拟电容的阶次扩展至0~2阶.采用Multisim软件对分数阶模拟电感、分数阶LC串联电路仿真,结果与理论分析基本一致.     

分数阶RLαCβ电路阻抗函数含分数阶耦合电感的W域无源综合方法

近些年来分数阶电路无源综合理论在一些工程领域的应用变得越来越广泛,通过s-W变换,对W域中的分数阶电路进行研究可以将问题得到简化.研究了分数阶RLαCβ电路阻抗函数在W域中含分数阶耦合电感的综合方法,首先提出了分数阶RLαCβ电路阻抗函数在W域中无源综合的充分条件,接着提出了这类阻抗函数的一般综合方法.最后通过例子对本...     

常用周期信号的分数阶微分运算

分数计算——分数阶微分与分数阶积分受到众多领域的广泛关注。从信号处理的观点来考察分数阶微分问题。首先，在频域中将微分算子分解为幅度算子和相位算子，导出正弦、余弦和复指数信号的分数阶微分表达式；然后考察矩形、三角形、梯形等常用周期信号的分数阶微分。给出了一些常用周期信号分数阶微分的解析形式，同时也研究了周期序列的分数阶微分运算的数字实现。结果表明分数微分运算确实存在，它同时改变了信号的幅度和相位，可以对之进行非线性分析。     

理想分抗的Oustaloup有理逼近性能分析

从运算特征出发, 以阶频特征函数与相频特征函数为理论分析基础,分析Oustaloup零极对子系统的运算局域化特征. 解析地定量考察Oustaloup有理逼近问题,从而认清其数学原理。理论分析与数值计算结果表明,使用阶频特征函数,相频特征函数分析Oustaloup分抗有理逼近比较简洁,直观。Oustaloup有理逼近在频率响应的相频特性及阶频特性方面均具有较好的近似,且复杂度较低。通过调节参量 , 可优化设计Oustaloup有理逼近。这些结论不仅为认识与理解、设计与优化Oustaloup分抗逼近电路建立了坚实的数学理论基础, 而且为分数阶控制器设计(特别是优化)提供了理论依据。     

四种元件的分数阶电路无源综合方法研究

分数阶电路与系统以其优越的性能和潜在的应用前景引起了广泛关注。由于分数阶电路无源综合方法的复杂性,现阶段只能对不同形式的分数阶导抗函数表达式采取不同的电路综合方法。提出了分数阶四种元件电路无源综合方法。该方法结合阻抗换标与变量代换将分数阶导抗函数转化为三变量电抗函数,通过综合三变量电抗函数来实现电路。最后通过示例验证了方法的可行性和有效性。     

基于全数字移相锁相法的微弱信号检测器

为改善现有相关锁相检测的相位差不可控性,克服模拟移相电路易受干扰、功耗大等缺点,提出一种基于全数字移相锁相的微弱信号检测方法,将一路模拟相关信号改进为具有频率遍历和同频移相的全数字参考信号,结合锁相相关检测对低信噪比(signal noise ratio, SNR)的微弱信号进行提取。利用直接内存存取(direct memory access, DMA)技术传输参考信号和待测微弱信号,并通过模数转换器(analog to digital converter, ADC)和数模转换器(digital to analog converter, DAC)实现高速率、低功耗的同频数据转换。测试表明,在90 dB的强噪声环境下,该方法可检测有效稳定的最低SNR为-46 dB的微弱信号,可对高噪声环境的工业厂房的无源扬声器进行高精度质量检测。     

基于全数字移相锁相法的微弱信号检测器

为改善现有相关锁相检测的相位差不可控性,克服模拟移相电路易受干扰、功耗大等缺点,提出一种基于全数字移相锁相的微弱信号检测方法,将一路模拟相关信号改进为具有频率遍历和同频移相的全数字参考信号,结合锁相相关检测对低信噪比(signal noise ratio, SNR)的微弱信号进行提取。利用直接内存存取(direct memory access, DMA)技术传输参考信号和待测微弱信号,并通过模数转换器(analog to digital converter, ADC)和数模转换器(digital to analog converter, DAC)实现高速率、低功耗的同频数据转换。测试表明,在90 dB的强噪声环境下,该方法可检测有效稳定的最低SNR为-46 dB的微弱信号,可对高噪声环境的工业厂房的无源扬声器进行高精度质量检测。     

基于改进Lorenz系统的多翼混沌吸引子及其电路设计

在以Lorenz系统为基础的一个新混沌系统上添加驱动信号,提出一个新的多翼对称非自治混沌系统.在某一固定频率下,该系统出现了20翼的混沌吸引子.从仿真结果可以看出,此种改造方法不仅保留了原系统的混沌特性,而且增加了吸引子的拓扑结构复杂性.最后,设计了系统的模拟电路,从物理上验证新系统的混沌特性和数值仿真的一致性.     

一种基于分数阶积分的数字图像去噪算法

针对现有图像去噪算法丢失图像纹理信息的问题,将基于Riemann-Liouville定义的分数阶积分应用于数字图像的噪声去除,提出8个方向上的图像任意阶积分掩模,给出运用该掩模进行图像去噪的数值运算方法及相应的算法实现电路模型.仿真实验结果在定性和定量的方面表明本文的算法对灰度图像和彩色图像同样适用,具有能够一次性完成积分,去噪精度高,同时能最大限度保持图像的纹理细节信息的特点.该算法特别适用于高精度的图像实时去噪.     

通用二阶有源R滤波器的构成与分析

本文新提出了一种构成有源R滤波器的电路,该滤波器只有电阻和运算放大器,由于没有电抗元件而便于集成。它适用于中Q或低Q的情况,更宜于频率高的场合。对所有无源和有源元件而言,它的灵敏度低,电路的稳定性很高。     

反激变流器共模干扰的建模与预测

以反激变流器为对象,分析共模干扰的产生与耦合机理,建立共模干扰耦合通路模型.该模型包含共模通路中无源元件的高频阻抗特性、有源元件在不同工作模态下的等效阻抗,以及变压器的分布参数模型.与变压器集中参数模型相比,分布参数模型能够准确地描述变压器中的高频寄生参数,具有更好的高频特性.在Matlab Simulink仿真软件中建立了共模干扰耦合通路仿真模型,并提取该反激变流器共模干扰耦合通路的等效阻抗.利用该共模干扰耦合通路模型可在整个传导频率范围(0150 ～30 MHz)内准确地预测反激变流器所产生的共模干扰,与接收机实测频谱的比较验证了该共模模型的准确性.     

Passive intermodulation analysis of coupled electro-thermal microwave loads

Microwave loads are used to improve the matching performance of circuits and absorb the microwave energy. The microwave loads generate the joule heat to affect the electrical resistivity after consuming microwave energy which may produce the passive intermodulation (PIM). Electro-thermal compling leads to the difference of the time scale which produces PIM. In order to address the problem, the fractional heat conduction model of microwave loads is created by the fractional calculus firstly. Then the circuit model of the fractional heat conduction is established. Eventually, the thermal resistance effect is considered. The expression for the PIM power level caused by the coupled electro-thermal microwave loads is derived. The influences of the material's temperature coefficient of resistance, thermal resistance and thermal capacity to PIM are revealed, which provides the fundamental basis for reducing the PIM from the coupled electro-thermal microwave loads. .     

基于非定常分数阶微积分的岩石蠕变模型研究

分数阶导数引入蠕变模型可较好地模拟蠕变特性,为了解决常规分数阶黏滞体的微分阶次多为定常数,不能用同一元件模拟岩石蠕变的衰减、稳定或加速阶段的问题,基于分数阶微积分理论,提出了一种非定常微分阶次的分数阶黏性元件,将此元件与引入分数阶的理想黏塑性体及理想弹簧串联,建立了新的非线性黏弹塑性蠕变模型,推导了该模型的蠕变方程,并分别利用岩石蠕变试验结果及西原体模型、河海模型对其合理性进行了验证、对比。结果表明:所建模型拟合曲线与试验数据吻合较好,误差较小,具有较高的准确性及合理性,能够较好地模拟岩石蠕变全过程。