频率源中低相噪VCO的研究与设计

在频率源芯片窄带应用时,输出信号有较好的积分均方根抖动性能(RMS jitter),需要压控振荡器(VCO)有较出色的相噪特性。通过分析VCO的结构特点,确定电感是影响片上VCO相位噪声的关键性因素,通过HFSS软件建模的方式,将高品质因素(Q)值的键合线电感引入到片上VCO设计中。采用0.18μm SiGe BiCMOS工艺,设计了整块频率源芯片,并着重优化了VCO输出信号的相位噪声。经过实测,在开环状态下,VCO输出信号为2.2GHz,在1 MHz频偏处的相位噪声为-136dBc/Hz;在环路带宽80kHz,芯片输出信号相噪2.2GHz时,整颗芯片输出信号的带内本底噪声为-220dBc/Hz,杂散为-70dBc,积分均方根抖动为207.666fs。     

电子倍增CCD性能参数测试方法研究

电子倍增CCD（EMCCD）性能参数测试是电子倍增CCD芯片及其成像系统研制的重要辅助手段和设计依据。在对 EMCCD的工作原理进行了阐述之后,介绍了 EMCCD 的各项特性参数,分析了相关参数的测试方法。针对测试过程中出现的单位转换问题,引入了转换增益的概念,提出了基于改进的光子转移技术的EMCCD性能参数的测试方法,建立了EMCCD性能参数测试系统,该系统包括高稳定度可控标准钨灯、光学系统、暗箱、数据采集与处理系统等。对Andor Luca相机的转换增益、满阱容量、倍增增益、读出噪声、时钟诱导噪声和暗电流进行了测试。实验结果表明:测试值与相机的指标值基本一致,测试结果准确,证明了所提出的测试方法有效可靠。     

互补S矩阵在DMD光谱仪中噪声改善的研究

提出一种对数字微镜进行互补S矩阵编码调制的新方案,经理论分析,互补S矩阵本身具有的优良性质,可将噪声改善度较S矩阵提高约2倍。通过对光谱信号建模,详细推导分析了互补S矩阵应用中的噪声改善理论,证明方案实现的过程中具有削减杂散光和暗电流噪声的作用。最后将其应用于DMD光谱仪中进行实验验证,结果表明:63阶互补S矩阵编码方案较同阶S矩阵编码方案,信噪比提高了1.69倍,与理论分析吻合。     

基于目标辐射噪声的信号起伏检测算法研究

该文以起伏声场背景下的目标辐射噪声模型分析为前提,针对目标方位估计和窄带线谱的检测问题,提出一种基于信号起伏相位差分对齐的宽窄带综合相干检测算法。利用周期线谱信号与宽带噪声间的时间相关半径与起伏相位均匀性差异,抑制背景噪声的能量干扰;将聚焦波束域输出信号的起伏相位对齐增益结合阵元域处理的空间相干增益,提高对不同来波方向目标的辨识能力。通过仿真分析与海试实验结果验证了该文所提算法可明显增强目标线谱分量的检测信噪比增益和相关目标所在波束方位的相对能量谱级,在抗复杂信道检测、识别领域具有良好的实际应用前景。     

全无机钙钛矿纳米晶薄膜光电探测器

为改善有机-无机铅卤钙钛矿的空气稳定性,采用高温热注入法合成了两种不同尺寸的全无机钙钛矿CsPbBr3纳米晶。由于晶粒尺寸对纳米晶薄膜电学性能具有决定性的作用,研究了CsPbBr3纳米晶尺寸对薄膜光电导探测器光电响应性能的影响。结果表明:纳米片薄膜的光电流是纳米立方块薄膜的100倍,归结于二维CsPbBr3纳米片薄膜更少的晶界导致了更长的载流子扩散长度。对性能更加优异的纳米片薄膜光电探测器进行了全面的性能评价,低的噪声等效功率和高的归一化探测率表明其具有优异的弱光探测能力。     

APD探测系统的噪声特性及其影响因素研究

为了研究噪声对雪崩二极管（APD）探测能力的影响,采用高光谱图像计算辐射功率的方法,对APD探测系统的各类噪声的成因及特点进行了分析,在此基础上归纳了影响系统探测能力的因素,并对白天状态下背景光功率与信噪比关系、倍增因子与温度关系进行了仿真,利用高光谱图像的光谱曲线计算背景辐射经大气湍流、大气分子和气溶胶影响后的功率,进而得到经大气传输后的背景辐射与APD噪声关系。结果表明,偏置电压为340V、背景光由0.07mW增强到0.35mW时,噪声有效值由108mW增强到150mW,表明同一偏压下,APD噪声有效值会随着自然背景光功率的增强而增强;背景光为0.35mW、偏置电压由320V增强到340V时,噪声有效值由23mW增强到150mW,表明同一背景光下,噪声有效值会随偏置电压升高而升高,且增长速率逐渐加快。此研究表明通过高光谱图像可得到特定区域的背景辐射功率,并明确了背景辐射对APD噪声特性造成的影响。     

2004年11月极区中层冬季回波在224 MHz的时空特征分析

在2004年11月9-13日太阳质子事件期间利用224 MHz雷达研究了连续五天出现的极区中层冬季回波（polar mesosphere winter echoes,PMWE）,发现电离层D区电子密度增强会增大PMWE的产生几率,PMWE强度越大,其持续时间越长,高度范围越大.由于白天D区的电离水平更高,PMWE在白天的出现率很高,在夜晚很低.通过深入分析发现,PMWE与宇宙噪声吸收（cosmic noise absorption,CNA）的极大值存在对应关系,表明PMWE与高能粒子沉降导致的电离层D区电子浓度增强密切相关.同时也发现,极区中层冬季回波和极区中层夏季回波体反射率对频率的依赖性不同,暗示二者的产生机理也可能有所不同.     

基于低频噪声检测的电力MOSFET可靠性分析

针对变电所中通信电源的核心器件电力金属氧化物半导体场效应晶体管(power MOSFET,P-MOSFET)在大功率、强电流下易损坏、故障率高,直接影响电力通信业务的安全稳定运行的问题,提出了一种基于低频噪声检测的可靠性分析方法.利用互功率谱测量方法检测P-MOSFET内部的本征低频噪声,根据频段阈值法的拐点噪声谱,确定P-MOSFET筛选的上下限阈值大小,建立了P-MOSFET的1/f噪声功率谱密度及其阈值的对应关系式.实验结果表明,与传统的有损检测法相比,该方法能够有效评估P-MOSFET的三种可靠性等级,提高了可靠性筛选的准确率,为其他晶体管的可靠性评估提供了参考.     

激励信号类型及周期对线圈聚焦和检测深度的影响

激励信号类型与周期选取是影响瞬变电磁法(TEM)系统检测能力的重要因素。利用时域有限元积分方法对不同激励信号进行仿真,通过发射线圈磁场分布特性与同等深度处磁聚焦效果的对比、分析,确定激励信号类型;根据探测深度与灵敏度依赖于激励信号周期的特性,确定激励信号的最小周期。以此周期为下限,在不同周期下进行仿真,得到接收线圈回波信号变化图与同等深度处的磁通量变化曲线图,对比分析,最终确定周期为500 ms的矩形脉冲作为激励信号较为合适,更有利于磁场能量聚焦与传播的深度。最后对不同厚度的钢板进行仿真,分析回波信号与钢板厚度的关系,为实际瞬变电磁探测系统设计提供理论依据。     

功率变流器传导干扰多通路频域模型研究

针对功率变流器传导电磁干扰建模与预测方法展开研究,提出了多通路并联的"干扰源-耦合通路"频域模型,研究了干扰源频谱及干扰耦合通路传递函数的建模提取方法.通过提取干扰源的端口频谱特性及干扰耦合通路的传递函数,直接在频域计算干扰噪声,具有建模方法简单,通用性强,不受具体电路结构限制的特点,可作为通用的频域建模方法应用于功率变流器传导电磁干扰建模与预测研究.通过具体实例,阐述了所提出的多通路频域模型的建模流程,验证了模型的准确性及其在变流器传导干扰建模、预测与噪声抑制过程中的指导意义.