激光打靶数字延时信号完整性的研究

针对高速数字电路设计中遇到的信号完整性问题,本文给出了激光打靶装置中高速数字电路延时分配原理.根据传输线理论,提出端接迹线最大匹配长度值限定法,结合PCB设计,可避免端接失配反射.由电学理论,建模串扰的产生及消除串扰的端接方式.通过对噪声电流I和瞬态负载电流IL复合干扰分析,采取了相应的抑制方法.打靶实验表明,对保证延时信号的完整性是有效的.     

基于场路仿真的PCIe电磁干扰分析及优化设计

采用电磁仿真技术,提前评估PCB的电磁兼容设计是否合理,当对PCB进行电磁兼容测试时,减少其电磁干扰不满足GMW 3097标准的情况出现。首先对PCB进行3D电磁场仿真,再与高速串行计算机扩展总线标准模块内芯片的通用模拟电路仿真模型的电路仿真动态链接,进行场路协同仿真。实验验证表明,该仿真方法的精度在6 dBμV之内,满足PCB加工工艺的误差和实验测试的不确定度,符合仿真精度要求。通过该仿真方法评估PCB的电磁干扰强度以及优化PCB的设计,将高速串行计算机扩展总线标准模块上的33Ω电阻替换为磁珠后,该PCB在1.6 GHz处的电磁干扰强度降低了13.4 dB。根据CISPR 25标准规定的1-m法进行测试,PCB的电磁干扰变为-3.4 dBμV,低于GMW 3097标准要求,从而验证了该措施的有效性。     

新一代运载火箭时序仿真系统信号完整性分析

新一代运载火箭时序仿真系统具有数字电路速度快、集成度高的特点,系统要求发出多路高精度时序、时串信号以满足新一代运载火箭地面测试设备的检查与校准需求,因此信号完整性问题在系统设计中不容忽视。针对仿真系统的典型模块(USB 3.0 Super-speed差分线、FPGA外设数据走线、时钟走线)进行建模分析仿真得出PCB硬件电路设计参数,给出时序仿真系统设计信号完整性问题的抑制和解决方法,优化了板级信号质量,改善系统可靠性、工作连续性和输出精度,可有效提高新一代运载火箭测试效率和测试可靠性。     

FPGA中信号可靠性设计的方法研究

对FPGA程序设计中存在的信号抖动、相位差异以及在模块继承时不同时钟域引起的软件异常等可靠性设计问题,将目前常用的信号抖动抑制及判断方法进行了分析总结,提出了几种新的FPGA内部的信号处理方法;通过实验验证,这些方法对不同脉冲宽度、不同突发频率的随机干扰,能够进行有效抑制;通过合理降频、例化原语等方法优化软件设计,提高了FPGA输出信号的完整性和可靠性;在航天、航空和工业控制领域中,有效地解决了软件系统的可靠性问题,为建立可靠性高、运行稳定的软件系统创造了条件。     

红外搜索跟踪系统的半实物仿真系统设计

信息处理组件的设计与验证是红外搜索与跟踪系统研制过程中的关键环节;设计了一个基于嵌入式多媒体系统的红外信息处理组件半实物仿真测试系统,能够通过嵌入式系统完成红外目标场景视频流的实时生成、伺服控制模型的在线解算,软件仿真环境通过以太网与实物系统交互,实现针对红外信息处理组件的半实物闭环仿真测试,为信息处理组件的设计、仿真验证和性能评估提供了集成验证环境,将能够有效缩短整个系统的研制周期,提高研制质量。     

基于CPLD的多路瞬态冲击信号存储测试系统设计

为了对水平碰撞、跌落等环境试验中的多路瞬态冲击信号进行测试,基于CPLD设计了多路瞬态冲击信号嵌入式存储测试系统。系统采用高速串行AD转换芯片作为数据采集的执行器件,实现了多路冲击信号的同步高速采集;利用铁电存储器对采集到的信号进行在线存储;设计了USB接口模块,实现了PC机与测试系统之间的通信,并在LABVIEW环境下设计了数据回读软件;经试验验证了测试系统的正确性和可靠性。     

静态小波变换荧光检测水中矿物油信号的去噪方法

荧光分析法具有灵敏度高、选择性好、易于设计等优点,是检测水中油类污染物的重要手段。光电探测器产生的噪声会影响荧光检测系统的灵敏度,荧光信号的噪声消除一直是研究的热点问题。由于荧光信号增加了支集长度,dbN族小波能够解决信号的边界问题,通过比较dbN族不同小波基的去噪效果,选择db7为最优小波基,对含噪荧光信号作5层静态小波分解。根据小波熵理论自适应地选择阈值,高频系数经过阈值量化并重构得到纯净的荧光信号。与离散小波变换相比,静态小波变换去噪后信号具有信息完整性和时移不变性。     

基于国产CPU的并行冗余计算机系统研究

目前国家不断推进的国产自主可控信息系统建设,其核心国产计算机系统由于技术成熟度低、市场推广晚等原因,暴露出可靠性低、稳定性差的问题,直接导致系统功能无法成功应用。围绕国产化计算机系统的并行冗余架构开展研究,通过计算机系统架构的软硬件设计,以及高速缓存一致性架构、高速互联总线和三状态转换机制方法的应用,基于国产CPU 并行冗余计算机系统,可以有效消除备份计算机系统进行当班切换时,存在的切换时间延时和切换过程数据丢失的问题。通过试验验证,该系统可以完成计算机系统中CPU处理器和功能桥片故障模式的容错处理,并保障信息数据的完整性和实时性,有效提高设备中计算机系统的工作可靠性与稳定性。     

基于光纤传感的核信号读出方法中的调制驱动模块设计和实现

基于光相位调制的核信号读出方法将探测器信号调制进光纤中,并使用光纤作为模拟信号的传输介质。在该读出方案中,调制驱动模块负责载波信号的产生及放大,是该方案读出电子学系统的重要组成部分。为了产生低相位噪声,幅度大且幅度可调的载波信号,本工作提出了基于锁相环的载波产生电路和基于MMIC射频放大器的载波放大电路的设计方案,该方案结构简单,尺寸小,性能优异。对载波产生电路使用了ADIsimPLL仿真软件进行了环路滤波器的设计和仿真,同时也对载波放大电路使用ADS仿真软件进行了设计和仿真,并在实验室条件下进行了测试。测试结果表明,输出26 dBm载波信号相位噪声好于–110 dBc/Hz@100 kHz,能够用于信号解调。     

基于ANSYS/LS-DYNA高速弹头冲击仿真

高速弹头的侵彻问题是军工防护等领域研究的一个重要课题;采用有限元仿真软件ANSYS/LS-DYNA为平台对高速弹头侵彻靶板的过程进行了数值模拟;选取Johnson-Cook本构模型来描述侵彻过程,得到了速度为1 300 m/s的子弹侵彻6 mm靶板的速度、加速度、能量变化曲线和VonMises应力云图,从而直观地显示靶板的变形情况和动态响应,有助于分析高速弹头的撞击过程;验证了ANSYS/LS-DYNA有限元仿真在分析侵彻问题中的可行性和优越性,对改进弹头和防护材料设计具有重要意义;并为防护材料设计进行高速冲击实验的研究提供了新的途径和思路。     

电气线路互联系统线缆抗高空核电磁脉冲耦合效应

高空核电磁脉冲（HEMP）对电子设备的耦合途径主要有两方面:一方面是通过装备（产品）上的天线耦合通道进入到电子系统内的“前门耦合”方式;另一方面则是“后门耦合”,即通过装备（产品）上的壳体、电源线、电缆、机箱的缝隙、孔洞等途径进行耦合。主要研究电气线路互联系统(EWIS)线缆抗高空核电磁脉冲耦合效应,通过研究HEMP干扰的特征、能量分布,搭建HEMP数学模型,采用控制变量法,改变EWIS线缆类型、离地高度等要素,通过在CST上建立仿真模型以及开展试验,分析HEMP对电子设备造成的影响程度,得到HEMP耦合效应的一般性结论与规律。     

Modeling and Analyses of Vias in Multilayered Boards with the Aid of Look-Up Tables

Vias passing through multilayered boards are studied by using microwave network theory and antenna theory. By means of suitable electromagnetic simulations, the propagation parameters of vias are computed accurately. The results are then organized into a form of a look-up table so that some interpolation algorithm could be used. Compared with the direct numerical simulation, this kind of process could save much time and space resource, and its results are fairly good as shown in this paper. It has already been used in a CAD software.     

JEMS-FDTD软件在运输机电磁特性仿真中的应用

复杂电磁环境的研究包括多方面内容,其中飞行器的电磁环境效应研究受到了较多的关注。随着计算机技术的飞速发展,利用数值模拟技术获得飞行器电磁特性已经成为飞行器电磁环境效应研究的一个重要手段。我们将自主研发的大规模并行三维时域全波电磁模拟软件JEMS-FDTD应用于运输机整机电磁特性仿真,计算并分析了飞机的电磁耦合散射特性,获得了飞行器在电磁脉冲照射下的时域/频域、近场/远场等电磁信息。计算中为保证精度采用了非均匀以及高阶FDTD计算技术。     

基于指数加权卡尔曼滤波的组合定姿算法

嵌入式软件系统的测试通常需要对其被控对象或者环境进行仿真,以进行硬件在环的闭环验证,在软件测试中很有必要将被控对象的实时仿真模型与被测系统连接起来进行闭环测试。在总结分析嵌入式测试领域的新需求的基础上,提出了一种基于分布式仿真测试环境的嵌入式软件自动化测试系统。该系统具有较强的测试管理能力,以实时仿真机为核心,以及接口的模块化定制,实现了对系统动态特性的半实物仿真软硬件环境,很好的解决了嵌入式系统内存资源较少,与硬件紧密相关等问题。     

JEMS-FDTD软件在电磁脉冲区域传播数值模拟中的应用

电磁脉冲区域传播数值模拟是电磁环境效应分析的重要环节, 面临空间尺度巨大、多辐射源、复杂地貌等技术挑战。本文介绍了三维时域全波电磁模拟并行软件JEMS-FDTD的研制进展。在大规模并行计算FDTD方法的基础上结合自适应网格技术, 研制了一种适应于大区域电磁脉冲传播的高效时域全波计算方法。并基于该技术实现了千km2级城市电磁脉冲区域传播的数值模拟, 获取了全空间的时域电磁场信息, 验证了软件在电磁脉冲区域传播仿真应用中的可行性。     

JEMS-FDTD软件在飞机HIRF仿真中的应用

高强辐射场防护逐渐受到重视,并成为飞机设计和机载设备装机的必要条件。将自主研发的大规模并行三维时域全波电磁模拟软件JEMS-FDTD应用于飞机高强辐射场(HIRF)仿真。数值模拟中为保证计算精度,采用了非均匀网格及共形网格技术。根据实验条件,平面波近似与实验条件差异较大,需考虑天线近场效应,故构建了球面波等效源。给出了平面波近似及球面波近似下的仿真结果与实验结果的对比,结果显示,球面波近似与实验结果更加吻合。在完成数值模拟的基础上,采用PFC方法对仿真结果与实验结果的吻合度进行了评估,评估等级与欧盟HIRF-SE项目定级相当。     

用于空间X射线通信的栅极控制脉冲发射源研究

利用X射线作为载波实现空间远距离、高速率的信息传输已引起研究者的关注,这项技术的发展将对拓宽电磁波频谱的使用范围具有积极意义.针对X射线通信地面模拟真空实验系统对信号发射源的需求,设计了一种栅极控制X射线源.该X射线源是在传统X射线管的基础上,增加了电压控制栅极,通过改变栅极电压实现X射线的脉冲发射.利用三维电磁场仿真软件CST粒子工作室设计了实验样管,模拟计算了管内的电位分布、电子运动轨迹、实际焦斑大小和打靶电子数.仿真结果表明,实际焦斑大小约为0.4 mm×4 mm,栅极开启电压和截止电压分别为0和-10 V.实验测试了样管特性,测试结果与仿真结果符合得很好,并且在X射线真空实验系统中实现了数字信号传输.     

Equivalent magnetic dipole method used to design gradient coil for unilateral magnetic resonance imaging

The conventional magnetic resonance imaging(MRI) equipment cannot measure large volume samples nondestructively in the engineering site for its heavy weight and closed structure. In order to realize the mobile MRI, this study focuses on the design of gradient coil of unilateral magnet. The unilateral MRI system is used to image the local area above the magnet. The current density distribution of the gradient coil cannot be used as a series of superconducting nuclear magnetic resonance gradient coils, because the region of interest(ROI) and the wiring area of the unilateral magnet are both cylindrical side arc surfaces. Therefore, the equivalent magnetic dipole method is used to design the gradient coil, and the algorithm is improved for the special case of the wiring area and the ROI, so the X and Y gradient coils are designed.Finally, a flexible printed circuit board(PCB) is used to fabricate the gradient coil, and the magnetic field distribution of the ROI is measured by a Gauss meter, and the measured results match with the simulation results. The gradient linearities of x and y coils are 2.82% and 3.56%, respectively, less than 5% of the commercial gradient coil requirement.     

Research on true color computer generated hologram by lensless Fourier transform

Based on the theory of scalar diffraction, this paper makes research on the process of hologram reconstruction of true color calculation by lensless Fourier transform, and gives its algorithm on the basis of the angular spectrum theory as well as the instances of color image reconstruction under the red, green and blue colors wavelength. In order to eliminate the influence of color difference on the reconstructive image, this paper analyzes the causes of the color difference, and puts forward the method of interpolation reconstruction to the object information in the process of hologram reconstruction, so as to eliminate the color difference. With the advantages of computer generated holographic, the high-quality color hologram by lensless Fourier transform based on the angular spectrum theory has been realized, and the results of corresponding numerical simulation are given. The results show that the method in the paper can effectively eliminate the color difference caused by different wavelength, and the experimental results validate its feasibility.