空间瞬态微光探测中对数域压缩探测方案研究

针对瞬态微光信号动态范围大、低端信号微弱的特点,提出一种新的对数域压缩探测方案.基于该方案的设计原理分析,选择合适器件,完成电路设计进行实验验证.实验研究表明,该方案可将120 dB的瞬态光信号压缩到0～5 V的范围内,在降低了电路复杂性和功耗的同时,可大大缓解后级数据采集单元的设计压力.     

空间瞬态微光探测中对数域压缩探测方案研究

针对瞬态微光信号动态范围大、低端信号微弱的特点,提出一种新的对数域压缩探测方案.基于该方案的设计原理分析,选择合适器件,完成电路设计进行实验验证.实验研究表明,该方案可将120 dB的瞬态光信号压缩到0～5 V的范围内,在降低了电路复杂性和功耗的同时,可大大缓解后级数据采集单元的设计压力.     

基于锁相放大原理的微弱光信号检测系统设计

为了解决强噪声背景下微弱光信号检测难的问题,介绍了一种基于锁相放大原理的微弱光信号检测系统。系统采用对1 550nm的DFB激光进行调制的方法产生前级信号,利用PIN光电二极管产生的电流信号作为原始信号,经过前级放大、锁相放大及低通滤波电路还原调制信号。系统采用OPA124作为前级运放,AD630作为锁相放大器,参考信号和调制信号均由DDS芯片AD9850产生。滤波电路、移相电路和调制电路均采用高精度运放OP07来设计。实验结果表明,该系统具有很高的线性度,灵敏度为4.51V/V,精度大于0.05%,是一种高精度、高实用性的微弱光信号检测系统。     

间接耦合硅光敏器件提出的前后

在研制硅光敏器件的十多年中,我们注意到两点:一是硅光敏器件的成品率不够高;二是无法用它们探测微弱的光,即它们的信噪比较小.这两点是由同一原因引起的,那就是它们的暗电流偏大. 结型光敏器件的原理是基于描述p-n结光电特性的位移近似公式[1]:式中IL 为输出的信号电流,I.c为p-n结的短路电流,Ic是p-n结的反向饱和电流,V为加在p-n结上的电压(光生电压或外加的电压),q为电量,k为玻耳兹曼常数,T为温度.光敏二极管(用于光伏效应器件时除外)、光敏三极管和达林顿光敏管都是使接受入射光的p-n结(以下简称为受光p-n结)处于反向偏压下工作,即V《…     

基于STC单片机的紫外火焰探测器设计

介绍了一种基于STC单片机的紫外线火焰探测器。紫外传感器采用OSRAM公司的SFH530-R,设计了传感器信号处理电路获取火焰信号的闪烁频率及其辐射的紫外线强度,通过判断传感器输出交流量的频率及幅值来识别火焰,将直流量转换成0~5V电压信号输出指示火焰强度。     

一种光电探测器电路的设计

简介一种以锗雪崩光电二极管(APD)为光电转换器件的探测器电路的工作原理,详细介绍电路各组成部分的设计要求和设计要点.该电路可用于光学测距和微弱光的探测装置.     

用于眼轴长度测量的弱光信号检测系统设计

在眼内入射光安全的前提下，由于眼轴长度测量时角膜表面与视网膜色素上皮层2个反射面的反射率相差较大，反射的光信号强度属于微弱信号范畴。为了能够去除噪声，快速提取该信号的峰值用于眼轴长度起止点计算，采用PIN光电二极管接收微弱光信号并配合I-V转换电路、自动增益控制电路及后级处理电路搭建了一套弱光信号检测系统。实验采用ZIESS模拟眼进行测试，结果表明设计的检测系统最小能探测到0.77 nW左右的微弱光信号，最大光电转换能力可达4.5×108 V/W，信噪比达到9 dB以上，测得眼轴长度结果与实际值最大存在0.05%的误差。系统具有低噪声、高增益、大动态范围等优点，为实现眼轴长度精准测量提供了一种有效方案。     

高耐压和低暗计数SiC紫外雪崩光电二极管

碳化硅（SiC）雪崩光电二极管（APD）是一种独具优势的微弱紫外光探测器,其过偏压承受能力是确保器件可靠工作的一个重要因素。本工作设计并制备了穿通型SiC吸收层-电荷控制层-雪崩倍增层分离（SACM）APD。基于这种结构,器件电场从雪崩倍增层向吸收层扩展,从而减小了雪崩倍增层内电场强度变化率,最终将器件过偏压承受能力提高到10 V;得益于吸收层的分压,雪崩倍增层的电场强度得到有效降低,载流子隧穿可能性减小,这能够有效降低器件暗计数,从而有利于提高器件探测灵敏度;此外,设计的SiC SACM APD倾斜台面仅刻蚀到雪崩倍增层上表面,这能够让器件填充因子提高至约60%,显著改善了深刻蚀导致的传统SACM结构有效光敏区域减小的问题。     

高动态范围激光雷达回波信号的全波形采集方法仿真研究

针对一些激光雷达系统中回波信号动态范围较大,难以对其进行强弱兼顾的高性能采集的问题,提出了利用高速数字化仪进行全波形采集,再配合算法软件处理的一种软硬件联合采集方法。对于其中的软件光子计数算法,还提出了一种脉冲甄别电压阈值的动态选择方法来提高计数准确度。为了对比验证方法的可行性,建立了光电探测采集的全链路器件仿真模型。基于一套优选器件的典型参数,仿真对比了全波形采集方法与现有方法的采集误差,验证了所提出的全波形采集方法及动态阈值选择算法的有效性与技术优势。该研究为高动态范围、微弱光信号的探测方法,提供了软硬件结合的新思路。     

可变增益放大器在脉冲振幅调制式藻类光合活性荧光测量中的应用

微弱信号探测中信号幅度很宽会导致幅度小的信号分辨率低,结合脉冲振幅调制叶绿素光合活性荧光仪中不同强度光源激发下光电倍增管光电流响应,采用多路选择开关D5201G芯片选择I/V转换电路中不同阻值的反馈电阻实现了对输入信号可变增益放大.0～118mV以下输入信号的理论增益值最高可达28.25 dB,同时输入信号的电压幅值最...     

诊断中性束加速电源打火检测与保护电路的研究与设计

通过检测打火短路过程中产生较大的di/dt 和du/dt 来实现高压电源的打火短路保护。在研究了中性束加速电源控制和保护特点的基础上, 设计了诊断中性束加速电源在打火短路过程中的di/dt 和du/dt 的检测电路和相应的保护电路, 实现提前对加速器高压电源打火短路的保护。     

光电倍增管在检测水泥浆液密度中的应用

为了高精度、非接触动态地检测灌浆工程中水泥浆液的密度，采用CR105型光电倍增管作为感光器件，设计了一种检测装置。该装置选用Cs-137作为光源，光电倍增管作为感光器件，196KB单片机作为微处理器，通过自行设计的模块化软件以及信号处理电路、显示打印输出电路实现对γ射线的检测、数据分析与处理。实验结果表明：该装置能够在恶劣环境下准确、快速地检测水泥浆液的密度；测量值不受浆液的流速、压力、温度、粘度和腐蚀等因素的影响；探测部分安装在高温、潮湿、高灰尘的灌浆工程施工现场仍能正常工作。     

用于速调管功率合成输出结构的转向波导设计

 为X波段高峰值功率速调管功率合成输出结构设计了一个工作在9 GHz的转向波导，用于连接功率合成器和速调管输出腔。转向波导结构由中心矩形谐振腔、两个矩形耦合孔和两边的输入输出波导组成；输入和输出波导由速调管输出腔和功率合成器确定，分别工作在TE₁₀和TE₀₁模式，它们相互垂直并偏离矩形谐振腔的中心；中间的矩形谐振腔工作在TM₁₁₀，TE₁₀₁和TE₀₁₁混合模式。这种转向波导结构的3个反射零点构成了较宽的传输通带。将连接转向波导结构的功率合成器加载到速调管输出腔,计算了功率合成器加载后速调管输出腔的间隙阻抗。计算结果表明：功率合成器的加载对输出腔间隙阻抗影响不大。设计的转向波导结构很好地应用到了速调管功率合成输出结构中。     

Low-loss waveguides written with a femtosecond laser for flexible interconnection in a planar light-wave circuit

We describe a low-loss single-mode waveguide in planar light-wave circuit (PLC) glass doped with boron and phosphorus, which is more difficult to write than pure-silica glass. The written waveguide has a rectangular core, a symmetric near-field pattern, and a propagation loss of 0.35 dB/cm. The loss that originates from the mode-field mismatch between the mode-field diameters of the written and the PLC waveguides is less than 0.1 dB/point. In addition, we successfully connected PLC waveguides with a 500-microm-long waveguide written with a laser. The laser-written waveguide can flexibly connect PLC waveguides with a low coupling loss.     

横向电感膜片微波矩形波导的传输特性

以微波传输线等效二端口网络模型等效电路理论近似分析了含有横向电感膜片矩形波导的结构。计算发现,矩形波导内置一对膜片时膜片的宽度会影响散射参数的相位和振幅,而膜片放置的位置对散射参数的幅值及带宽没有影响。根据微波无反射传输的条件,研究了微波矩形波导内置两组横向电感膜片结构的转移矩阵。采用Matlab编程计算,得到在插入衰减最小时两组膜片在波导中的最佳间距。等效电路理论计算结果与用CST软件仿真的结果相符。研究发现,在膜片间距取最佳值时,两种方法得到的相对带宽差值仅为0.59%。     

Computation of matching characteristics between rectangular coupled cavity and waveguide for millimeter wave TWT''s

A rectangular coupled cavity slow wave structure is a new type of circuit for high power millimeter wave TWTs in recent years. Matching characteristics of trasition between rectangular coupled cavity and waveguide are calculated by equivalent circuit method. The results obtained by this method are compared with experiments and it is shown that useful accuracy can be obtained.     

双耦合同轴腔TM310模加载空波导输出回路

设计了速调管的单间隙和双间隙圆柱同轴腔高阶TM310模式输出回路。为降低外输出腔的外观品质因数和增加腔内工作模式电磁场的均匀性,采用了在输出孔处腔内侧位置设置轴向短路金属线的措施。由等效电路理论分别计算了它们加载空矩形波导TE10基模时,腔内漂移管中心位置处的等效间隙阻抗及对应的输出带宽。计算模拟发现,与单间隙腔相比,双间隙腔具有较大的间隙阻抗及带宽。     

全腔输出相对论磁控管输出模式转换结构的理论设计和数值模拟

采用全腔输出结构后,相对论磁控管径向尺寸显著减小,轴向长度也有较大幅度的缩短.但是,由于输出结构为三个相对独立的扇形波导,实际应用时,一般需要对微波输出模式进行转换.针对全腔输出相对论磁控管,本文研究了两种输出模式转换结构并利用三维全电磁粒子模拟程序对其进行了研究.首先研究了将三个扇形波导角向增宽从而渐变或者突变为一个同轴波导的情况,研究结果表明,两种情况下输出微波功率均大于采用传统三个独立扇形波导输出时的90%,输出模式主要是TEM模.其次研究了输出区由三个扇形输出波导分别变换为三个截面大小与之接近的矩形输出波导的可行性,研究结果表明,注入扇形波导中的TE₁₁模式几乎全部转换为矩形波导中的TE₁₀模式.实际应用时,可根据需要选择上述输出模式转换结构.     

DIELECTRIC EFFECT ON THE RADIO-FREQUENCY CHARACTERISTICS OF A RECTANGULAR WAVEGUIDE GRATING TRAVELING WAVE TUBE

A new type of partial-dielectric-loaded rectangular waveguide grating slow-wave structure (SWS) for millimeter wave traveling wave tube (TWT) is presented in this paper. The radio-frequency characteristics including the dispersion properties, the longitudinal electric field distribution and the beam-wave coupling impedance of this structure are analyzed. The results show that the dispersion of the rectangular waveguide grating circuit is weakened, the phase velocity is reduced and the position of the maximum E _z is basically invariant after partially filling the dielectric materials in the rectangular waveguide grating SWS. Although the coupling impedance decreases a little, it still keeps above 40 Ω.