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宽频带多功能小型三轴转台结构设计

中北大学学报（自然科学版） 2020年第3期41卷 214-219,237页

作者：李登李孟委张鹏中北大学仪器与电子学院山西太原030051 中北大学南通智能光机电研究院江苏南通226000

三轴转台是用于惯性元件测试、半实物仿真的复杂光机电设备,它的性能指标直接影响到空间飞行器和运载体的控制和导航精度.本文设计了一台宽频带多功能小型三轴转台,用于对MEMS惯组进行标定,同时可以仿真车载、弹载、机载等环境,另外还... 详细信息

三轴转台是用于惯性元件测试、半实物仿真的复杂光机电设备,它的性能指标直接影响到空间飞行器和运载体的控制和导航精度.本文设计了一台宽频带多功能小型三轴转台,用于对MEMS惯组进行标定,同时可以仿真车载、弹载、机载等环境,另外还具有离心机和稳定平台等多种功能.首先,结合标定测试、环境模拟、离心机等多种功能要求,对三轴转台进行结构设计,建立了实体模型,将模型适当处理后导入Ansys进行动静态特性分析;然后针对转台带宽指标,对转台伺服系统进行了建模分析.分析结果表明,所设计的转台符合各项性能指标要求.

关键词：宽频带三轴转台机械结构设计有限元分析

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宽频带地震数据瞬时谱分解及快捷解释方法

石油地球物理勘探 2014年第5期49卷 932-939,821页

作者：蔡涵鹏贺振华李亚林何光明邹文刘开元龙浩中国石油川庆钻探地球物理勘探公司四川成都610213 成都理工大学地球探测与信息技术教育部重点实验室四川成都610059 成都理工大学地球物理学院四川成都610059

瞬时谱分解产生的若干共频率瞬时谱数据体不仅占用大量存储资源,而且影响了地震资料解释的效率。为此,本文首先提出联合应用短时傅里叶变换及S变换的时频谱分解方法,提高中、低频段时间分辨率及分解宽频带地震数据;接着应用分频段主成... 详细信息

瞬时谱分解产生的若干共频率瞬时谱数据体不仅占用大量存储资源,而且影响了地震资料解释的效率。为此,本文首先提出联合应用短时傅里叶变换及S变换的时频谱分解方法,提高中、低频段时间分辨率及分解宽频带地震数据;接着应用分频段主成分分析实现宽频带瞬时谱数据集的降维与优化,并保持不同频段信息随频率变化的特性;最后将聚类测度引入模糊C均值聚类中,对经分频段主成分分析后数据集做进一步自适应融合。实际资料应用效果证实,本文方法可有效分解宽频带地震数据,快捷地提取和突出包含在大量瞬时谱数据集中的主要信息,清晰地刻画储层几何形态和展布特征,节省了存储资源并提高了宽频带地震资料解释效率。

关键词：瞬时谱分解宽频带分频段主成分分析自适应模糊C均值聚类快捷解释

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Ka波段低剖面宽频带平板缝隙天线研究

电子测量技术 2022年第5期45卷 20-25页

作者：王前成都天奥集团有限公司成都610000

针对传统平板缝隙天线带宽窄,以及常用宽带平板缝隙天线腔体分层数多,剖面高的缺点,设计了一种新型低剖面宽带平板缝隙天线。该设计对传统方案的辐射单元与馈电网络均进行了改进,增加了缝隙间距的同时,通过合理增加调配块达到宽带良好... 详细信息

针对传统平板缝隙天线带宽窄,以及常用宽带平板缝隙天线腔体分层数多,剖面高的缺点,设计了一种新型低剖面宽带平板缝隙天线。该设计对传统方案的辐射单元与馈电网络均进行了改进,增加了缝隙间距的同时,通过合理增加调配块达到宽带良好匹配的效果。缝隙间距的增大,使馈电网络同层化设计得以实现,从而降减少了天线分层数,降低了天线剖面。对新型平板天线进行了HFSS仿真优化,仿真结果表明,该新型平板缝隙天线相对带宽可达到15%、分层只有2层,具有宽频带、分层少、剖面低的优点,该新型平板缝隙天线可以作为未来平板缝隙天线主要方案。

关键词： Ka 平板缝隙阵宽频带低剖面

负荷虚拟同步机的宽频带dq阻抗建模及弱电网下与传统PWM整流器的稳定性对比分析

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中国电机工程学报 2020年第15期40卷 4758-4769页

作者：郭健陈燕东王翔宇伍文华谢志为刘一锋王海宁国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学) 湖南省长沙市410082

负荷虚拟同步机(load-side virtual synchronous machine,LVSM)引入转动惯量J和下垂系数Dp,为电网提供惯性和阻尼,但其在弱电网下的稳定性有待探究。考虑控制延时及采样滤波器,建立LVSM的宽频带dq阻抗模型,对比分析LVSM和传统电压型PWM... 详细信息

负荷虚拟同步机(load-side virtual synchronous machine,LVSM)引入转动惯量J和下垂系数Dp,为电网提供惯性和阻尼,但其在弱电网下的稳定性有待探究。考虑控制延时及采样滤波器,建立LVSM的宽频带dq阻抗模型,对比分析LVSM和传统电压型PWM整流器(voltagesource rectifier,VSR)的dq阻抗特性。LVSM的Zdd在10Hz内呈负阻性,比VSR的负阻范围窄,在10Hz以上基本呈感性。其次,基于广义奈奎斯特判据,比较研究发现它们在弱电网下都会诱发振荡:LVSM的振荡范围(40~60Hz)比VSR的振荡范围(7~200Hz)窄。且直流电压PI控制器是决定它们稳定性的关键。对LVSM而言,比例越大,积分越小,系统越稳定,且减小J和Dp可增强系统稳定性。对VSR而言,比例和积分越小,系统越稳定,且去除电压前馈可增强系统稳定性;最后,通过仿真和实验验证该文分析的正确性。

关键词：负荷虚拟同步机 dq阻抗建模宽频带小信号稳定性分析

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Ka波段宽频带高线性空间行波管研制

电子与信息学报 2017年第11期39卷 2777-2781页

作者：黄明光朱丹何俊郝广凯李海强赵建东李现霞中国科学院电子学研究所北京100190 上海航天技术研究院804所上海201109

该文对Ka波段空间行波管宽频带、高线性、高效率的慢波系统进行设计,通过动态渐变技术实现了低相位失真、高效率的指标要求。在此设计基础上研制的Ka波段空间行波管实现了宽频带(25~27 GHz)、低非线性失真(非线性相移≤40°,AM/PM≤2.86... 详细信息

该文对Ka波段空间行波管宽频带、高线性、高效率的慢波系统进行设计,通过动态渐变技术实现了低相位失真、高效率的指标要求。在此设计基础上研制的Ka波段空间行波管实现了宽频带(25~27 GHz)、低非线性失真(非线性相移≤40°,AM/PM≤2.86°/d B,三阶交调≥10.39 d Bc)、高效率(总效率≥51.7%)。经数传系统测试,误码P_e优于10^(-6)的情况下C/N_0有2.4 d B裕度,满足了卫星数传系统对多通道并行传输方案的工作需求。

关键词：空间行波管 Ka波段宽频带高线性度

射频低功耗高线性度混频器及宽频带压控振荡器的设计

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射频低功耗高线性度混频器及宽频带压控振荡器的设计

作者：饶留铭杭州电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,随着无线通信技术的飞速发展,射频收发机的应用场景越来越多。射频前端芯片是无线通信的基础,射频收发机的性能直接影响终端的通信质量。由于工艺和应用场景的不断变换,以及高频处严重的趋肤效应和寄生效应,设计高性能的射频收... 详细信息

近年来,随着无线通信技术的飞速发展,射频收发机的应用场景越来越多。射频前端芯片是无线通信的基础,射频收发机的性能直接影响终端的通信质量。由于工艺和应用场景的不断变换,以及高频处严重的趋肤效应和寄生效应,设计高性能的射频收发机越来越困难,作为射频收发机的关键组成部分,高性能的混频器和压控振荡器具有十分重要的研究价值。论文首先介绍了国内外混频器和压控振荡器的研究现状并总结出论文的研究意义,然后是混频器和压控振荡器的理论、常见的拓扑结构和分析方法,通过分析各种电路结构的优缺点,指导和优化后续L波段低功耗高线性度无源混频器和宽带压控振荡器的设计。基于0.25mm GaAs pHEMT工艺设计了一款L波段低功耗、高线性度无源混频器,完成了原理图/版图设计、仿真、流片以及芯片测试。该混频器由片上无源巴伦,本振驱动放大器以及无源双平衡混频器核心组成,本振输入频率为800MHz～1000MHz、射频输入频率为960MHz～1080MHz时,相应的中频输出频带为0.1MHz～250MHz,芯片尺寸为3.1mm×2.1mm×0.1mm。测试得到的变频损耗为9.5d B,输入1d B压缩点为19d Bm,功耗为0.24W,单边带噪声系数小于11d B,三个端口之间的隔离度都在27d Bc以上。这款混频器芯片主要通过无源混频核心外围本振驱动放大器优化设计,提高混频器的线性度,通过优化片上无源巴伦的方式降低混频器的变频损耗,以及采用双平衡的结构提高端口间的隔离度。基于GF 45nm SOI工艺,采用交叉耦合结构设计了一款宽频带的压控振荡器,这款压控振荡采用增加源极负反馈电阻提高晶体管跨导的线性度,从而降低管子噪声对VCO相位噪声的影响。优化了片上无源电感的Q值,相位噪声性能进一步提升。完成了VCO原理图/版图设计,前仿/后仿,版图面积为0.4mm×0.5mm。后仿结果表明,在1V的供电电压下,压控振荡器的输出频带为5.64～6.75GHz,相位噪声为-120.7～-113.62d Bc/Hz@1MHz,电路总功耗为3mW。

关键词：射频宽频带混频器压控振荡器线性度变频损耗相位噪声

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宽频带卫星导航平面螺旋天线设计

压电与声光 2014年第3期36卷 470-473页

作者：陈鹏鹏杨青慧张怀武电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室四川成都610054

提出了一种覆盖GPS、格洛纳斯和北斗3种全球卫星导航系统频点的一种天线,利用阿基米德平面螺旋天线的宽带特性实现了1.2-2.6GHz的频带全覆盖。天线通过改进巴伦降低了剖面,使用金属背腔获得了定向辐射,并在背腔上开槽优化了驻波和轴比... 详细信息

提出了一种覆盖GPS、格洛纳斯和北斗3种全球卫星导航系统频点的一种天线,利用阿基米德平面螺旋天线的宽带特性实现了1.2-2.6GHz的频带全覆盖。天线通过改进巴伦降低了剖面,使用金属背腔获得了定向辐射,并在背腔上开槽优化了驻波和轴比。按照设计尺寸对天线进行加工,测试结果表明天线性能较好,在全频段内增益大于3dBi,驻波小于1.8,轴比小于4dB。

关键词：阿基米德螺旋天线全球卫星导航系统宽频带巴伦低剖面背腔

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低频段宽频带压电式能量收集器研究

低频段宽频带压电式能量收集器研究

作者：王明臣山东大学

学位级别：硕士

随着无线传感设备和物联网系统的发展,人们对微电子装置的需求日益增加,微型能源的供应问题受到了新的挑战。我们所处的环境大多为低频环境,而采用柔性衬底制备的压电能量收集器件则可以适应复杂的低频工作环境,进而将环境中的机械能高... 详细信息

随着无线传感设备和物联网系统的发展,人们对微电子装置的需求日益增加,微型能源的供应问题受到了新的挑战。我们所处的环境大多为低频环境,而采用柔性衬底制备的压电能量收集器件则可以适应复杂的低频工作环境,进而将环境中的机械能高效地转换为可利用的电能。本文针对振动与旋转激励环境中压电能量收集的关键技术进行了研究,设计了压电能量收集装置,实现了低频运动系统中机械能到电能的转换,提高了其能量转换效率。具体研究内容如下:(1)设计了一种基于悬臂梁结构压电旋转磁激励式能量收集器,建立了压电振子的有限元仿真模型,分析了柔性衬底层与压电层的厚度比和外界激励频率对压电旋转能量收集器输出性能的影响规律,揭示了低衬底刚度是获得高压电能量转换特性的重要原因。搭建了旋转激励测试平台进行实验验证,实验结果与仿真分析基本一致,低厚度比器件与高厚度比器件相比,固有频率降低了约47%,输出功率增加了约50%。表明了旋转激励式能量收集器可以在低频激励下获得较高的输出性能。(2)提出了一种基于商用PVDF薄膜的简支梁结构压电能量收集方法,探究了其在简谐振动激励下不同预弯曲角度、调谐质量块的质量对此压电能量收集器输出电压和有效频带宽度的影响,获得了 5°预弯曲角度和0.5 g激励加速度幅值时5 V以上的有效电压输出,有效频带宽度约为40 Hz,验证了其宽频带特性。还探究了此压电器件在旋转磁激励环境下的输出性能,测试了磁铁间距以及磁化方向对能量收集器的影响。在1 mm磁间距以及2-16 Hz的低频旋转激励下可以获得超过8 V的有效电压输出,揭示了旋转磁激励模式能量收集器的低频和宽频带特性。(3)提出了一种基于旋磁激励式压电能量收集器的风能收集策略,研究了机械减薄的压电块体材料薄膜化工艺制备多层结构柔性压电振子的方法。基于此柔性压电振子设计并制作了一种磁激励式压电旋转能量收集器,采用了磁耦合机制解决了传统刚性接触式能量收集器产生的结构磨损问题。通过多磁铁构成的旋转阵列可以将低频的旋转运动转换为高频受迫振动,解决了压电能量收集器对于外界激励频率的依赖性问题,此压电旋转能量收集器在最佳匹配负载为0.12 MΩ时,输出峰值功率可以达到1.12 mW。进行了电容充放电实验,实现了商用发光二极管和商用温湿度传感器的供能,验证了其在实现商用低功耗电子设备自供能方面的可行性。通过简谐振动激励测试了此简支梁压电能量收集器的输出性能,与旋转磁激励式相比,后者的低频和宽频带特性优势明显。

关键词：压电能量收集器自供能系统宽频带压电薄膜

压电MFC执行器宽频带输入—输出特性的分析及模拟方法

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压电MFC执行器宽频带输入—输出特性的分析及模拟方法

作者：候松重庆大学

学位级别：硕士

压电宏纤维复合材料(Macro fiber composites,MFC)执行器是一种新型柔性微位移执行器,具有质量轻、柔韧性高、驱动力大的优点,被广泛应用于航空航天、交通运输、智能仿生和工业自动化控制等领域,但其宽频带输入-输出特性呈现较强的非线... 详细信息

压电宏纤维复合材料(Macro fiber composites,MFC)执行器是一种新型柔性微位移执行器,具有质量轻、柔韧性高、驱动力大的优点,被广泛应用于航空航天、交通运输、智能仿生和工业自动化控制等领域,但其宽频带输入-输出特性呈现较强的非线性特性,这会影响其构成的致动系统的控制精度。研究分析压电MFC执行器宽频带输入-输出特性并建立模拟方法,是实现压电MFC执行器致动系统宽频带高精度非线性控制的基础。然而,目前缺乏对压电MFC执行器宽频带输入-输出特性的模拟研究,制约了压电MFC执行器的进一步发展和应用。针对上述问题,本文建立了压电MFC执行器的机电动力学(Electro-mechanical dynamics,EMD)综合模型,以描述其在包含固有频率的宽频带内的输入-输出特性。主要研究工作和创新点如下:(1)建立了压电MFC执行器的宽频带输入-输出特性测试实验装置并对其进行了特性测试和分析,结果表明压电MFC执行器的输入-输出关系在包含固有频率的宽频带内会受到迟滞特性、蠕变特性和结构动力学特性的影响,呈现具有频率相关性的输入-输出特性。(2)提出并建立了修正的Prandtl-Ishlinskii(Modified Prandtl-Ishlinskii,MPI)模型和动态力学模型串联的EMD综合模型,以表征压电MFC执行器宽频带输入-输出特性。其中,MPI模型由双向延时非平行Play算子加权求和构成,以模拟压电MFC执行器低频迟滞特性;动态力学模型由蠕变模型和Euler-Bernoulli梁理论模型构成,以描述压电MFC执行器宽频带蠕变特性和结构动力学特性。(3)验证了EMD综合模型能够准确模拟压电MFC执行器的宽频带输入-输出特性和MPI模型对压电MFC执行器低频迟滞特性的准确描述。(4)研究了基于EMD综合模型的压电MFC执行器的前馈和复合线性化控制方法。搭建了压电MFC执行器致动的柔性悬臂梁主动控制实验装置并进行了实验研究。实验结果表明,提出的基于EMD综合模型的前馈和复合线性化控制器能够使柔性悬臂梁的宽频带输入-输出关系呈线性化,基于MPI模型的线性化控制器能够降低压电MFC执行器低频迟滞特性对输出位移精度的影响。本文的研究有利于推动压电MFC执行器宽频带输入-输出特性模拟方法的发展,为压电MFC执行器致动系统的宽频带高精度非线性控制奠定了理论基础。

关键词：压电MFC执行器宽频带输入-输出特性 EMD综合模型线性化