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RFID读写器接收机基带数字信号处理研究

电子学报 2009年第6期37卷 1382-1385页

作者：乌云高娃鲁骏吴荣华深圳职业技术学院广东深圳518055 中国电子科技集团公司第七研究所广东广州510310

本文首次提出了影响超高频RFID数字接收机性能的各种因素,明确了噪声和直流偏移干扰对读写器性能的影响关系.给出包含过采样滤波、直流偏移校正、相关性解码等基带数字信号处理方案,并在Altera FPGA上进行了验证.结果证明它比其他方法... 详细信息

本文首次提出了影响超高频RFID数字接收机性能的各种因素,明确了噪声和直流偏移干扰对读写器性能的影响关系.给出包含过采样滤波、直流偏移校正、相关性解码等基带数字信号处理方案,并在Altera FPGA上进行了验证.结果证明它比其他方法可以有效提高超高频RFID读写器的读取效果.

关键词： RFID读写器零中频直流偏移基带信号处理

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基于强跟踪滤波器的电压暂降检测

高电压技术 2015年第10期41卷 3454-3463页

作者：陈晓静李开成张明许峰王可华中科技大学强电磁工程与新技术国家重点实验室武汉430074 长江大学电子与信息学院荆州434023 武汉纺织大学电子信息工程学院武汉430073

快速精确地检测电压暂降特征量包括暂降幅值、起止时刻和相位跳变是电压暂降补偿的前提。提出了基于强跟踪滤波器的电压暂降检测方法,在考虑谐波、频率偏移、直流偏移、非整次谐波和噪声影响的基础上,建立了含有直流分量、基波和谐波分... 详细信息

快速精确地检测电压暂降特征量包括暂降幅值、起止时刻和相位跳变是电压暂降补偿的前提。提出了基于强跟踪滤波器的电压暂降检测方法,在考虑谐波、频率偏移、直流偏移、非整次谐波和噪声影响的基础上,建立了含有直流分量、基波和谐波分量的10阶强跟踪滤波模型;采用低阶强跟踪滤波器的渐消因子检测突变,实验表明该方法对弱突变也有较好的检测效果;采用高阶强跟踪滤波器检测暂降幅值和相位跳变。合成信号的仿真表明其动态响应特性优于普通Kalman滤波和虚拟三相dq变换法,动作时间小于0.2 ms,幅值误差小于0.009%,相位误差小于0.7o;较小的过程噪声协方差阵Q和较大的观测噪声协方差阵R使算法受非整次谐波的影响小;在频率偏移、直流偏移时也能得到准确的暂降特征量,在此点上优于时变Kalman滤波法。实测暂降信号的仿真表明所提方法能用于实际暂降信号,算法有望改善动态电压恢复器在扰动时的实时补偿效果。

关键词：电压暂降强跟踪滤波器动态电压恢复器渐消因子频率偏移直流偏移

基于双调制波技术的三电平Z源逆变器中点电位平衡控制

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电力系统保护与控制 2013年第7期41卷 91-96页

作者：张伦健谭国俊陈利萍中国矿业大学信息与电气工程学院江苏徐州221008

传统中点箝位型三电平Z源逆变器多为双直流电源结构,针对单直流电源电容分压式拓扑,介绍两种直通状态与中点电位的关系,分析双调制波载波脉宽调制(Double Modulation Wavecarrier-based PWM,DMWPWM)原理,提出一种基于DMWPWM的三电平Z源... 详细信息

传统中点箝位型三电平Z源逆变器多为双直流电源结构,针对单直流电源电容分压式拓扑,介绍两种直通状态与中点电位的关系,分析双调制波载波脉宽调制(Double Modulation Wavecarrier-based PWM,DMWPWM)原理,提出一种基于DMWPWM的三电平Z源逆变器中点电位平衡控制方法。通过合理设计直通状态的插入位置,动态调节中间电压调制波,对中点电位进行反馈控制,在消除中点电位低频波动的同时有效抑制中点电位直流偏移,且不会增加逆变器开关损耗。仿真分析验证了所提出中点电位平衡控制方法的优越性。

关键词：三电平Z源逆变器直通中点电位双调制波低频波动直流偏移

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CHB逆变器3N+1与SVM容错切换

电气传动 2020年第12期50卷 21-26页

作者：张影祝杰王宁田诗雯陈曲国网辽宁省电力有限公司锦州供电公司辽宁锦州121000

多电平逆变器的开关器件一旦发生故障,会造成输出电压不对称,系统运行负担加剧等不良影响。将3N+1冗余和空间矢量调制(SVM)应用于多电平级联H桥(CHB)逆变器实现开关故障的容错控制,平衡故障引起的直流偏移,稳定逆变器的运行。根据不同... 详细信息

多电平逆变器的开关器件一旦发生故障,会造成输出电压不对称,系统运行负担加剧等不良影响。将3N+1冗余和空间矢量调制(SVM)应用于多电平级联H桥(CHB)逆变器实现开关故障的容错控制,平衡故障引起的直流偏移,稳定逆变器的运行。根据不同开关故障类型的无效空间矢量分布,判断是否需要插入冗余单元以及冗余单元是否发挥直流电压的作用,再选择有效开关状态控制开关器件的通断平衡线电压和负载电压。提出的方案能够提高故障CHB逆变器的最大输出电压和可靠性。仿真和实验结果验证了提出的容错策略的有效性。

关键词：级联H桥逆变器空间矢量调制直流偏移 3N+1冗余有效开关状态

应用于无线传感器网络的2.4GHz CMOS低功耗零中频接收机

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应用于无线传感器网络的2.4GHz CMOS低功耗零中频接收机

作者：资喜浙江大学

学位级别：硕士

本文着眼于当下国内外无线传感器网络的广泛应用、市场前景和研究热潮,采用TSMC 0.18um CMOS RF/Mixed Signal工艺,设计了一款具有自主知识产权的2.4GHz全集成低功耗零中频接收机前端电路芯片。本文采用自上而下的芯片设计方法。第... 详细信息

本文着眼于当下国内外无线传感器网络的广泛应用、市场前景和研究热潮,采用TSMC 0.18um CMOS RF/Mixed Signal工艺,设计了一款具有自主知识产权的2.4GHz全集成低功耗零中频接收机前端电路芯片。本文采用自上而下的芯片设计方法。第一步,针对无线传感器网络节点低功耗、低成本的设计要求,选择零中频架构作为2.4GHz射频接收机的结构方案,并提出了解决直流偏移和闪烁噪声的办法;第二步,根据无线传感器网络2.4GHz物理层协议标准IEEE802.15.4中规定的指标参数,通过系统级计算和分析,得到2.4GHz零中频接收机前端系统的各项性能指标,包括：系统的噪声系数、系统的线性度、灵敏度、无杂散动态范围、系统增益、信道选择性能以及系统功耗;第三步,根据级联网络的性质,计算得出各模块电路的性能指标要求,并根据这些指标,采用合理的电路结构和优化的参数,设计出它们的电路原理图和版图,并得到良好的仿真结果;最后,进行2.4GHz零中频接收机前端系统的整体电路原理图和整体版图设计,并进行系统级仿真,再与同类型的设计成果进行对比。本文设计的2.4GHz零中频接收机前端芯片的增益变化范围为19.4dB-75.3dB,系统的噪声系数为20.1dB-24.4dB,偏离载波5MHz处的邻道抑制比为33dB,偏离载波10MHz处的相邻邻道抑制比为53dB, 1dB增益压缩点-19.7dBm,输入三阶交调截点为-10dBm,整体功耗低至1.8Vx8.2mA,总体版图面积小至1.6mmx1.0mm,各项指标均满足2.4GHz无线传感器网络的应用要求。采用交流耦合技术彻底消除了零中频接收机的直流偏移问题,并使闪烁噪声角低至57KHz,在消除直流偏移的同时成功地解决了闪烁噪声的问题。

关键词：无线传感器网络 CMOS 零中频接收机直流偏移闪烁噪声

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宇航环境下SOI集成电路电磁敏感度研究

宇航环境下SOI集成电路电磁敏感度研究

作者：安志航北京交通大学

学位级别：硕士

随着集成电路特征尺寸的不断减小以及工作频率的不断提升,集成电路的电磁兼容问题越来越受关注。宇航环境下的电子设备,长时间工作在狭小密闭的空间,同时还会受到空间辐射的影响,使得空间应用集成电路不仅要面对电磁兼容问题,还需要考... 详细信息

随着集成电路特征尺寸的不断减小以及工作频率的不断提升,集成电路的电磁兼容问题越来越受关注。宇航环境下的电子设备,长时间工作在狭小密闭的空间,同时还会受到空间辐射的影响,使得空间应用集成电路不仅要面对电磁兼容问题,还需要考虑辐射效应以及老化损伤等问题。电压基准电路用于给整个电路提供基准电压,是集成电路的心脏。在极端环境下,电压基准电路的输出电压容易受到影响,从而改变整个电路的稳定性。本文通过理论分析、仿真及实验,研究了SOI（Silicon-on-insulator,绝缘衬底上的硅）器件的电磁兼容与老化的协同效应,SOI工艺电压基准电路的电磁兼容与总剂量辐照的协同效应。首先,针对研究对象以及具体的实验内容进行了详细介绍。研究对象包括三款电压基准电路。通过高低温电学特性测试、电磁敏感度测试以及总剂量辐照试验,验证了总剂量辐照对电路的电学特性以及电磁敏感度产生的影响。然后,对SOI器件在电磁干扰作用下的失效机理以及老化特性进行了研究。通过理论计算,分析了器件漏电流在电磁干扰作用下产生直流偏移的机理。结合器件老化损伤机理,分析了老化对器件电学特性以及电磁敏感度的作用机理,并通过加速老化实验以及电磁敏感度测试进行了验证。结论是,器件漏电流在电磁干扰作用下产生直流偏移的原因是器件具有非线性,老化效应降低了器件的非线性,从而降低了器件的敏感度。接着,对电路在电磁干扰作用下的失效机理展开了研究。电磁敏感度的测试结果显示,本文中电压基准电路在干扰作用下的失效方式为输出基准电压产生了负向直流偏移。通过分析从不同管脚注入干扰时电路的失效机理,得出电压基准电路在电磁干扰作用下产生直流偏移的原因是电路具有非线性,并通过仿真对失效方式进行验证。结合两个对比电路的结构以及敏感度测试结果进行了分析,得出的结论是电路的非线性越强,则敏感度越大。最后,研究了总剂量辐照对电路的电学特性以及电磁敏感度的作用机理。结合总剂量辐照对器件的损伤机理,通过理论计算分析了器件参数偏移对电路电学特性的影响,并通过仿真进行了验证。分析了器件参数偏移对电路非线性的影响,并结合敏感度仿真结果,得出的结论是器件参数偏移通过改变电路的非线性来影响电路的电磁敏感度。对比了辐照前后以及退火后电压基准电路中低频的电路敏感度测试结果,定位了引起中低频电磁敏感度增加的参数。对比了高频电磁敏感度测试结果以及定向耦合器中记录的功率值,得出的结论是总剂量辐照影响了电路中的寄生电容参数,从而改变了辐照后高频电磁敏感度。

关键词：集成电路电磁敏感度总剂量直流偏移非线性

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直接变频接收机研究与实现

直接变频接收机研究与实现

作者：全会阁湖南大学

学位级别：硕士

随着全球移动通信的飞速发展,人们要求移动终端不仅具有基本的语音服务,而且还要支持高速数据传输、多媒体应用、全球定位、蓝牙连接等等,此外,还要求无线终端低成本、低功耗、高集成度。直接变频接收机节省了镜像抑制滤波器和中频滤波... 详细信息

随着全球移动通信的飞速发展,人们要求移动终端不仅具有基本的语音服务,而且还要支持高速数据传输、多媒体应用、全球定位、蓝牙连接等等,此外,还要求无线终端低成本、低功耗、高集成度。直接变频接收机节省了镜像抑制滤波器和中频滤波器,它在节约成本、减少体积和降低功耗方面具有优势,发展潜力巨大,因此直接变频接收机受到了极大地关注。然而它的本振泄漏、直流偏移、I/Q失配、闪烁噪声和偶次失真等问题却限制了直接变频接收机性能的提高,需要采取一定的手段克服这些弊端。随着集成电路技术的进步,先进处理技术的应用,算法的改进,直接变频接收机会有一个广阔的前景。本论文首先介绍了接收机主要组成部分,研究了4种射频接收机拓扑结构,分析了各种接收机的优缺点,给出了选用直接变频接收结构的理由。重点研究了直接变频接收机的设计难题,并针对这些难题给出了相应的解决方法。然后给出了直接变频接收机的总体设计框图,并根据系统需求选用合适芯片,参照芯片硬件参数建立模型,用ADS对直接变频接收机进行了系统级仿真。最后完成了射频接收部分和锁相环频率合成器的硬件电路设计,在印制板上完成直接变频接收机的研制,同时给出了接收机的测试结果和下一步改进意见。测试表明产生2.4GHz本地振荡信号的锁相环性能良好,它具有锁定时间短、频率稳定度好、本振幅度高等优点。实测结果表明接收机工作正常,性能指标达到系统所需要求。

关键词：直接变频接收机直流偏移 I/Q失配锁相环

联合白噪声统计估计和卡尔曼滤波的MIMO信道辨识

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电子技术应用 2008年第5期34卷 96-100页

作者：李梦醒习胜丰曾专武刘泽民程恩北京邮电大学电信工程学院北京100876 湖南城市学院湖南益阳413000 厦门大学水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室福建厦门361005

提出了一种新的时间选择性衰落环境下MIMO信道辨识算法。为了提高信息传输效率,训练序列被直接叠加于信息序列之上。算法将信息符号输出、接收端AWGN和由于采用零中频接收技术而产生的直流偏移当做虚拟的观测噪声,其均值和自协方差均未... 详细信息

提出了一种新的时间选择性衰落环境下MIMO信道辨识算法。为了提高信息传输效率,训练序列被直接叠加于信息序列之上。算法将信息符号输出、接收端AWGN和由于采用零中频接收技术而产生的直流偏移当做虚拟的观测噪声,其均值和自协方差均未知。通过联合的递推白噪声统计估计器和卡尔曼滤波器对时变信道进行跟踪,推导了一种计算简单的次优无偏时变白噪声统计估计器。以简单有效的方法抑制直流偏移对辨识精度的影响。仿真结果表明了算法具有良好的性能。

关键词：多输入多输出信道辨识隐训练序列白噪声统计估计卡尔曼滤波直流偏移

UHF RFID读写器基带关键模块的设计研究

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UHF RFID读写器基带关键模块的设计研究

作者：李萌华东师范大学

学位级别：硕士

射频识别(RFID,Radio Frequency Identification)是一种利用无线射频方式在阅读器和应答器之间进行非接触双向数据传输,以达到目标识别和数据交换目的的新技术。因为具有非接触、工作距离长、适于恶劣环境、可识别运动目标等优点,射频... 详细信息

射频识别(RFID,Radio Frequency Identification)是一种利用无线射频方式在阅读器和应答器之间进行非接触双向数据传输,以达到目标识别和数据交换目的的新技术。因为具有非接触、工作距离长、适于恶劣环境、可识别运动目标等优点,射频识别技术已被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域。论文对UHF RFID读写器的基带电路的关键模块进行了深入的研究。在对UHF RFID读写器的基带电路充分调研的基础上,本文取得了以下结果:1:本文首先对几种常用的无线接收机的构架进行了分析,并对镜像抑制接收机进行了介绍。通过对几种接收机的优缺点的比较,初步对RFID读写器进行了系统构架设计并给出了基带电路各关键模块的具体要求。2:针对接收机全差分模块的要求,采用了一种全平衡差动放大器对读写器的接收端的低通滤波器和可编程增益放大器进行设计。其中可编程增益放大器(PGA)达到了0—62dB的增益变化范围,同时在带宽不随增益变化的情况下实现了2dB的调节精度。(申请专利一项:200810034629.2)3:为了防止制造工艺的误差以及温度的变化对滤波器的截止频率的影响,设计了一种可编程的低通滤波器,通过MOS管开关对低通滤波器截止频率的控制来适应不同的情况下的需求。4:针对零中频接收机所出现的静态以及变化较慢的直流偏移,设计了一种直流偏移消除回路(DC offset)。最后本文采用TSMC 0.25μm RF CMOS工艺对电路进行了设计及版图的绘制,在提取了版图的寄生参数后进行了后仿。

关键词：超高频射频识别基带模块全平衡差动放大器可编程增益放大器直流偏移 TSMC 0.25μm RF CMOS