磁共振快速T/R开关驱动器研制

在磁共振T/R开关和主动失谐线圈中广泛使用PIN管,由外部驱动器向PIN管提供驱动电源,控制其导通或截止,从而达到开关切换和线圈失谐的目的.因此,驱动器的性能直接影响T/R开关和线圈的性能.该工作提出了一种新的T/R开关驱动器设计方案.电路中门控信号与驱动电源互相隔离,同时包含了场效应管死区调整电路,提高了电路稳定性和灵活性.该电路开关切换时间可达500 ns,驱动电压和电流理论上分别可达400 V和10 A以上,具有快速、驱动能力强等特点.可用于快速T/R开关和主动失谐线圈的驱动、缩短死时间、减小发射线圈和接收线圈间的耦合.     

高场核磁共振波谱仪宽带前置放大器的研制

宽带前置放大器是磁共振仪器的重要部件,其性能决定了整个仪器X核通道的检测灵敏度. 根据射频电路理论以及磁共振波谱仪整体性能指标的要求,设计并实现了可应用于高场核磁共振波谱仪的高性能宽带前置放大器. 实测结果表明,所研制的核磁共振波谱仪宽带前置放大器在15 MHz~300 MHz频率范围内,其工作性能达到：带内增益>38 dB,带内平坦度<1.5 dB,噪声系数基本保持在1.2 dB以下,射频开关切换时间<1.5 μs,具有带内增益平坦度高,噪声系数小,发射状态下放大器前端保护电路隔离度高,以及工作状态检测电路准确、简洁的特点. 同时高场核磁共振碳和磷等杂核实验显示,利用所研制的宽带前置放大器可检测到具有较高信噪比的NMR信号.     

一种改进的2×2 SOI Mach-Zehnder热光开关

本文设计并制作了基于强限制多模干涉耦合器的2×2 SOI马赫-曾德热光开关.这种光开关采用了深刻蚀结构的多模干涉耦合器和输入/输出波导,较大地提高了干涉耦合器的性能并减少了连接耦合损耗.同时,在调制臂区域采用浅刻蚀结构,保持其单模调制状态.深刻蚀多模干涉耦合器具有优越的特性,在实验中测得不均衡度只有0.03 dB,插入损耗－0.6 dB.基于这种耦合器的新型热光开关,其插入损耗为－6.8 dB,其中包括光纤-波导耦合损耗－4.3 dB,开关时间为6.8 μs.     

宽带高抑制性能电磁脉冲防护电路设计与实验

强电磁脉冲易通过天线、孔缝、线缆等多种耦合途径进入电子系统内部,造成敏感电子设备出现短暂故障或永久损毁。安装电磁脉冲防护电路可有效提高电子设备抗强电磁脉冲能力。基于LC选频网络和瞬态电压抑制(TVS)二极管,设计了一种宽带高抑制性能电磁脉冲防护电路,防护电路工作带宽超过2 GHz、插入损耗低于0.6 dB。系统性研究了防护电路对频谱分布在工作带宽内多种电磁脉冲(方波脉冲、宽带高功率微波、窄带高功率微波)的防护能力。结果表明:防护电路对不同类型电磁脉冲电压抑制比大于40 dB、耐受功率超过387 kW、而响应时间仅0.7 ns。该防护电路具有工作频带宽、电磁抑制性能好、响应速度快、耐受功率高等特点,对电子信息系统电磁防护加固具有重要意义。     

一种智能光网络中的亚毫秒光开关阵列

设计研制了一种亚毫秒级微机械光开关阵列.该阵列驱动电压为5V,开关时间小于750μs, 插入损耗在0.6 dB～0.8 dB之间,串扰<－70 dB.具有结构简单、成本低廉、可大规模集成的优点,能很好地解决智能光网络节点连接设备OADM快速信号转换和串扰问题.详细介绍了该光开关阵列实现原理,报告了器件性能测试,并应用FEA软件分析了开关单元中磁场和开关驱动过程.     

有机/无机复合功能材料倒脊型波导热光开关

利用溶胶-凝胶技术自主合成了一种具有优良光学特性和高热稳定性的有机/无机复合芯层材料.这种功能材料的分子中含有有机柔性侧链,可形成环氧交联.与无机SiO2-TiO2体系相比,具有较高的热光系数（量级为10－4/K）,以及更好的成膜性和可加工性.通过与实验室自行配制的P(MMA-GMA)包层材料相匹配,设计制备了基于这种有机/无机复合功能材料的倒脊型波导马赫-曾德尔型热光开关.器件的波导与热电极性能良好.插入损耗为10 dB,驱动功率15 mW,开关时间小于1 ms,消光比15 dB.     

棱镜分光式光学环行器及其应用

本文介绍梭镜分光式光学环行器设计理论与制备工艺以及在光纤通信和光纤传感系统中的应用。所研制的光学环行器光纤-光纤(单模)插入损耗小于2.8dB,隔离比大于25dB,回波损耗优于40dB.器件性能与偏振无关。     

一种定向耦合器型高聚物光开关设计

本文提出了一种基于定向耦合器型的高分子聚合物波导光开关设计,其突出特点是极低的波长相关性和耦合区几何尺寸敏感度,可采用橡胶成型工艺(Rubber Molding Process)实现高聚物波导在硅基底上的快速转印成型.利用BPM方法进行了器件的波导结构设计及性能模拟,插入损耗为0.4-0.6 dB,串扰<-32 dB,偏振相关损耗约为0.08 dB,电光系数r33＝14 pm/V时,器件的开关电压为42 V.     

500 MHz LiNbO3 2×2光开关/调制器

本文描述一种采用铬-金电极的Ti:LiN_bO₃型2×2光开关/调制器。给出了该器件的设计参数,工艺条件,带单模尾纤的器件性能为:总插入损耗<8dB,开关电压<10V,串音<-15dB(λ=1.3μm)。本文讨论了器件的高频特性,测得器件的调制频率>500MHz。     

基于硅基二氧化硅阵列波导光栅宽带低串扰单纤三向器

采用硅基二氧化硅阵列波导光栅设计并制作了宽带低串扰单纤三向器.为使三个波长间隔相差较大的输出谱获得相同的带宽,在输出波导与罗兰圆交界采用了不同结构的多模干涉器.二维有限差分束传播法的模拟结果表明,理论上1310nm、1490nm和1550nm波长的3dB带宽分别达到23nm、23.5nm和25nm,插入损耗均为4dB,1310nm波长的串扰小于-40dB,1490nm与1550nm波长间串扰小于-40dB;采用宽带光源测试结果表明,1550nm波长的3dB带宽为23nm,采用三个独立窄带光源测试结果表明,三个波长的插入损耗均为7dB,1310nm波长的串扰小于-40dB,1490nm与1550nm波长间的串扰小于-39dB,测试与模拟结果基本一致.     

极低温微波单刀八掷开关探索研究

针对开关滤波器组中超导滤波器的应用,文中探讨了极低温微波单刀八掷开关的研制,制作了一种微波PIN管SP8T开关。开关在77K温度下的插损≤1.6dB,隔离度≥70dB,开关速度9ns。对低温对开关性能的影响进行了分析。     

核磁共振波谱仪用射频功率放大器的设计与实现

介绍了一种应用于核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance,NMR）波谱仪的宽频带射频功率放大器的设计与实现,提出了射频功率放大器门控信号的设计,探讨了利用传输线变压器构建功率MOSFET输入输出阻抗匹配网络的方法. 该射频功率放大器采用多级驱动结合功率放大的结构,包含2个工作模块和基于宽频带定向耦合器的辅助电路,支持高带和宽带通道的相关实验. 将该射频功率放大器应用在自主研发的500 MHz高分辨率液体NMR谱仪上,测量射频功放的上升、下降时间及输出线性度,并对比测试¹H和¹³C NMR标样的信噪比,实验结果证明了该设计的可行性.     

超导开关研究和应用综述

超导开关是实现超导磁体闭环运行的关键部件,也称为持续电流开关(PCS),使超导磁体具有极高的磁场稳定度,广泛应用于核磁共振成像(MRI)、核磁共振谱仪(NMR)、磁浮列车、超导储能系统等技术领域. 文中介绍了超导开关的工作原理和结构组成,综述了用于超导磁体的三类主要超导开关的研究发展现状,比较分析了各自的特点和优势,为...     

Acoustic and linguistic factors in the perception of bandpass-filtered speech

Speech can remain intelligible for listeners with normal hearing when processed by narrow bandpass filters that transmit only a small fraction of the audible spectrum. Two experiments investigated the basis for the high intelligibility of narrowband speech. Experiment 1 confirmed reports that everyday English sentences can be recognized accurately (82%-98% words correct) when filtered at center frequencies of 1500, 2100, and 3000 Hz. However, narrowband low predictability (LP) sentences were less accurately recognized than high predictability (HP) sentences (20% lower scores), and excised narrowband words were even less intelligible than LP sentences (a further 23% drop). While experiment 1 revealed similar levels of performance for narrowband and broadband sentences at conversational speech levels, experiment 2 showed that speech reception thresholds were substantially (>30 dB) poorer for narrowband sentences. One explanation for this increased disparity between narrowband and broadband speech at threshold (compared to conversational speech levels) is that spectral components in the sloping transition bands of the filters provide important cues for the recognition of narrowband speech, but these components become inaudible as the signal level is reduced. Experiment 2 also showed that performance was degraded by the introduction of a speech masker (a single competing talker). The elevation in threshold was similar for narrowband and broadband speech (11 dB, on average), but because the narrowband sentences required considerably higher sound levels to reach their thresholds in quiet compared to broadband sentences, their target-to-masker ratios were very different (+23 dB for narrowband sentences and -12 dB for broadband sentences). As in experiment 1, performance was better for HP than LP sentences. The LP-HP difference was larger for narrowband than broadband sentences, suggesting that context provides greater benefits when speech is distorted by narrow bandpass filtering.     

极低温微波半导体开关探索研究

针对开关滤波器组中超导滤波器的应用,文中探讨了极低温微波半导体开关的研制,制作了一种微波PIN管SPDT开关.开关在20K温度下的插损≤1.1dB,隔离度≥56dB,开关速度14ns.对低温对开关性能的影响进行了分析,为极低温微波开关的设计提供了依据.     

光纤直接耦合微加工型1×2光开关

设计研制了一种新型小体积,低成本的1×2光纤直接耦合微加工型光开关.该器件使用电磁微线圈驱动一封装在微加工柔性框架上的活动光纤,使其对准另两根固定光纤,实现光路转换.驱动电压为5 V,开关时间小于2 ms,插入损耗达到0.9~1.1 dB.器件构造工艺采用了CNC雕刻技术和EDM技术.本文剖析了器件损耗,用有限元软件ANSYS分析了器件的磁场和弹簧受力而优化结构设计,并报告了器件性能测试.     

1.3μm光学环行器正向损耗及反向隔离比的理论及实验研究

在理论及实验上分析了影响光环行器插入损耗及反向隔离比的因素,讨论了环行器中起、检偏镜参数对其性能的影响.结果表明,起、检偏镜的各组参数存在最佳选择,以保证环行器具有低插损、高隔离比及与偏振无关的特性.作者研制的环行器正向损耗小于1dB,反向隔离比在25.5dB与28dB之间.     

近似窄带假设下的最小方差无失真响应波束形成

最小方差无失真响应波束形成算法在应用于语音等宽带信号时,依赖窄带假设可以在频域各个子带分别进行滤波。窄带假设下语音信号协方差矩阵是秩-1矩阵,而实际中窄带信号模型只是实际信号模型的一种近似,同时由于存在统计量估计误差,估计的语音信号协方差矩阵的秩一般大于1。提出利用语音协方差矩阵和噪声协方差矩阵的广义主特征向量来估计相对传递函数,用于重构语音信号协方差矩阵为秩-1矩阵。在REVERB数据集以及CHiME-4数据集上进行实验验证,最小方差无失真响应波束形成算法经过语音协方差矩阵低秩近似后,对估计误差的鲁棒性提高,输出信噪比分别提升平均0.8 dB和1.4 dB,同时提升了语音识别准确率。      

NMR永磁体精密温度控制器的设计与实现

低场核磁共振（low-field NMR）谱仪常采用钕铁硼（NdFeB）永磁体提供静磁场.NdFeB对温度非常敏感，磁体温度变化会引起磁场漂移，影响NMR实验的可靠性.为提高低场磁共振谱仪的稳定性，本文提出了一种基于双回路控制算法的磁共振永磁体精密温度控制方案，并在0.06 T磁共振谱仪上进行验证.结果表明：24 h内控温精度达到±0.005℃；相比无温控时，质子共振频率0.5 h内漂移量由255 Hz减小至15 Hz，24 h内漂移量由4 950 Hz减小至145 Hz，有效提高了低场磁共振谱仪永磁体的稳定性.