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.     

交指型腔体滤波器设计

为抑制EAST装置现场的电磁信号对低杂波系统运行的干扰,设计了一个交指型腔体滤波器,其中心频率为2.45GHz,带宽为0.245GHz。介绍了交指型腔体滤波器的设计思路和方法,利用高频电磁仿真软件HFSS仿真提高了设计效率和精度。     

射频功率放大器经典两盒模型的最优选取

提出了一种选取射频功率放大器的最优行为模型并获取指纹特征的方法。针对Wiener模型和Hammerstein模型,提出了一种基于加权最小二乘法的最优行为模型选取方法,并给出了具体的数学分析。并对实际系统的功率放大器进行数值仿真,验证了算法的可行性及有效性,即首先根据训练集得到放大器的行为模型系数,再采用多种评判标准,通过分析测试集、训练集的误差得到最优行为模型。数值仿真结果表明:本文提出的方法能够有效地选取射频功率放大器的最优行为模型,且拟合误差较小。     

基于TestStand的检波功率放大器测试软件的开发应用

针对传统检波功率放大器测试设备测试效率低、操作繁琐、易误操作的缺点,设计了基于TestStand的检波功率放大器自动测试软件。该软件充分利用TestStand多线程并行高速执行的特点,实现了多套产品的同时自动测试;通过设计自定义测试项,并且将测试流程和测试项的设计分离,增强了软件的复用性和维护性;实际应用证明,该软件提高了测试效率,降低了测试成本,促进了自动测试设备领域的新发展。     

0.22THz折叠波导行波管电子光学系统设计与实验研究

设计了一套0.22THz折叠波导行波管电子光学系统,详细介绍了电子枪和周期永磁聚焦系统的设计过程,在电子枪电子束束腰与磁系统不匹配情况下,对磁场过渡区进行了优化设计,以此为基础利用磁场仿真软件对磁场进行模拟和优化,并把磁场位形代入电磁仿真软件进行电子束传输仿真,优化后的电子光学系统发射束流10mA,阴极电压15kV,束流通过率96%。通过实验验证,流通管束流通过率93%,高频样管束流通过率94%,与设计相符。高频样管实现连续波运行,功率大于0.4 W,3dB带宽大于12GHz。     

Ku波段微波小功率放大器的设计

文中论述了利用修正的S参数法,设计了Ku波段微波小功率放大器,具有功率增益高和可靠性高的优点。利用这种设计方法,设计并制作了两个实验的功率放大器,并且它们的性能与设计数据很接近     

基于卫星控制仿真转台的多路可充电直流电源系统设计

针对航天工程地面仿真系统研制任务需要,设计和实现了可重复充电的多路直流稳压电源。对实验转台上用电设备的做了需求分析,给出了电路设计方案,对稳压模块进行了选型。电源系统采用12V7Ah蓄电池,稳压模块采用DC-DC,功率放大器采用OPA548T。实验结果证明设计是成功的,多路电压输出误差平均值优于0.1V ,电源系统静态工作时间长达10小时,满足了研究任务的设计需要。     

基于神经网络自适应控制线性功率放大器的设计

基于人造神经网络提出一种算法,该算法的一般特征可绘制功率放大器响应多项式的最佳系数,作为放大器的预失真器输入信号,描述了整个控制过程每一步的初始值的设定和功能。利用该方法通过对一个实际的装有对等预失真电路的功率放大器测试,测试结果表明这种方法的可行性,很适合这类功率放大器的设计。     

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基于微波奇偶模理论、叠加原理和阻抗匹配理论,设计了集成有3-dB功率分配器和固定移相器的子波导微波器件。使用高频电磁场仿真软件HFSS进行了结构仿真和参数优化分析,得到了优化结果,并且研制了子波导微波器件实物,测试结果和理论设计符合得很好。     

Ka波段8路径向波导空间功率分配(合成)器

通过理论研究以及高频仿真相结合的方法分析设计了一款新型Ka波段8路径向波导空间功率分配(合成)器。研发的新结构输入输出段为标准矩形波导结构,代替了传统功率分配(合成)器输入输出段的同轴结构,这种新型全金属结构更加简单紧凑,更易于加工。仿真结果表明:功率分配(合成)器工作带宽达到了34%(12GHz),基本覆盖整个Ka波段;全频带内反射系数S11低于-20dB,各支路的相位差均小于5°。通过在同轴波导渐变段引入切比雪夫渐变结构,在减小了器件尺寸的同时,在整个频带内的网络S参数也不错。这款新型Ka波段8路径向波导功率分配(合成)器将应用于前级固态功率放大器,推动回旋行波管项目研发。     

螺旋线行波管电子效率改善的数值模拟

 运用全电磁2.5维粒子模拟软件MAGIC和3维高频结构仿真软件HFSS，模拟仿真了正-负双跳变慢波结构对螺旋线行波管电子效率的改善，从慢波系统高频参量、非同步参量、增益参量和电子注相位等角度进行了讨论。设计并加工了一支采用双跳变结构的螺旋线行波管，实测结果表明：采用双跳变结构后可将电子效率从19%提高到29%；模拟仿真方法得到的平均相对误差为5%左右。     

Ka波段分布作用速调管多间隙谐振腔研究

谐振腔作为速调管的高频互作用电路,其特性对速调管的功率、效率、增益和带宽等性能具有决定性影响。主要介绍了某Ka波段分布作用速调管谐振腔的设计过程:基于多间隙谐振腔理论,利用电磁仿真软件CST详细分析了谐振腔不同结构尺寸对特性参数,如品质因子、特性阻抗、耦合系数、有效特性阻抗的影响,优化得到谐振频率为35 GHz的五间隙谐振腔的物理结构模型,并给出互作用仿真结果,为Ka波段分布作用速调管设计及其高频注波互作用的计算提供重要的参考和依据。     

某高炮随动控制系统的设计

火炮火控系统是自动、半自动高炮武器的核心,火控系统设计的好坏直接影响火炮的设计精度、快速反应能力及可靠性等性能指标;文章通过对火炮火控系统调节器的设计,基于PWM功率放大器与直流伺服电机的数学模型建立电流环、速度环及位置环三闭环系统的数学模型;通过SIMULINK对模型进行实时仿真,仿真结果表明,该PI三环调节器的设计满足火控系统动、静态性能,加快系统响应速度,具有较好的快速跟踪能力、抗负载扰动以及较高的瞄准精度。     

基于PSpice的半导体激光高频调制系统设计

为了实现高频率的调制激光输出,设计了一种驱动系统由信号放大、电流调制、过流保护和具有慢启动功能的直流偏置电路高度集成的半导体激光高频调制系统。此系统采用了结构简单的直接调制方式,运用线性调频的高频信号去控制半导体激光器发射激光的强度,从而实现高频调制。在运用OrCAD/PSpice对高频调制驱动系统进行模拟仿真的基础上,最终研制出的半导体激光高频调制系统实现了频率为40.02 MHz、直流偏置为493.326 mA、正弦波调制电流峰峰值为850 mA的高频调制输出,调制激光平均功率为300 mW。     

贯通导体及其电路对金属腔体内部电磁场的影响

为研究贯通导体及其负载电路对金属腔体内部电磁场的影响,建立了不同贯通导体端接负载模型,使用电磁仿真软件CST进行仿真,利用GTEM室、矢量网络分析仪、功率放大器、ETS电场探头组建实验测试系统,验证了仿真结果的正确性,揭示了贯通导体及其电路对金属腔体内部电磁场的影响规律。研究结果表明:腔体内部电磁场同时受到贯通导体与腔体谐振的影响,在谐振频点干扰场强取得极大值,屏蔽效能取得极小值甚至为负值。贯通导体端接负载不接地与贯通导体两端开路情形相似,贯通导体端接负载直接接地时内部场显著降低,谐振频点降低,贯通导体端接负载浮点接地时内部场变化规律低频时与开路模型相似,高频时与直接接地模型相似。贯通导体端接负载的电阻值、电容值也会影响腔体的内部场。     

干涉型光纤水听器相位载波调制-解调中信号混叠产生的机理及解决方案

信号混叠是制约基于相位载波调制-解调的光纤水听器系统走向应用的一个关键问题。对信号混叠产生的机理进行了详细的理论分析和仿真,结果表明,提高光源调制频率和降低探头灵敏度都无法有效解决光纤水听器实际应用中遇到的高频干扰引起的混叠问题。基于声学滤波器原理,提出了一种新颖的声低通滤波解决方案。设计并加工制作了一种简单的声低通滤波光纤水听器,在驻波罐中对其声压灵敏度频响进行了测量。实验结果表明,该光纤水听器在测量频带上具有较好的声低通滤波特性,低频声压灵敏度约为-140 dB(0 dB=1 rad/μPa),高频衰减大于20 dB,对高频干扰有较强的抑制能力。该方案十分简单经济,能从根本上有效地解决相位载波调制-解调中的信号混叠问题。     

基于滑模极值搜索的SSC-LINAC RFQ调谐系统设计与测试

将滑模极值搜索算法引入基于腔体反射信号的SSC-LINAC射频四极场加速器(Radio Frequency Quadrupole, RFQ)腔体频率稳定系统设计中,结合Lyapunov稳定性理论和SSC-LINAC RFQ高频系统的特点,对滑模极值搜索算法的控制增益和参考信号进行改进;通过求解微分方程,得到腔体反射信号关于时间和调谐杆位置的函数。通过软件仿真和设计硬件系统,对基于滑模极值搜索算法的调谐过程进行仿真与实际测试,结果显示,所设计的频率稳定系统能够在较短时间内实现SSC-LINAC RFQ腔体功率自动馈入过程且频率稳定度满足设计指标要求,通过了长时间稳定性试验。证明了将滑模极值搜索算法应用于高频谐振腔调谐工作的可行性。     

高频电容器充电电源绝缘栅双极晶体管吸收电路

 高频化是提升电源功率密度的有效方法。为了保护高频电容器充电电源中的开关器件,以串联谐振式电容器充电电源为基础,研究了绝缘栅双极晶体管(IGBT)尖峰电压的产生机理及影响因素。介绍了几种抑制尖峰电压的方法,着重分析了IGBT吸收电路的基本原理,并进行了参数设计。结合仿真软件,对吸收电路的参数进行了优化,将仿真结果和40 kW,50 kHz电容器充电电源样机的实验结果进行对比,验证了提出方案的可行性。     

0.34 THz双注高次模折叠波导行波管高频系统设计

高频系统是行波管的核心部件,它会直接影响行波管的工作频率、带宽、增益等性能指标。为了获得更大的输出功率和更高的增益,对0.34 THz双注高次模折叠波导行波管的基本特性进行了研究,计算了双注折叠波导的色散特性和耦合阻抗,并与仿真结果进行对比,结果显示色散特性随频率升高差距增大,耦合阻抗在高频段匹配较好,并研究了损耗特性。利用CST仿真工作室对双注折叠波导的注波互作用特性进行了仿真,实现41.68 W输出。为了获得更高的输出,通过增大直波导高度,最终使输出功率提高了52.7%,达到63.12 W。最后设计了符合要求的盒型输出窗和模式转换器,验证了高频系统的传输特性。     

高频整流谐振变换电源

通过对高频整流谐振变换电源谐振充电和谐振放电两个过程的理论研究,得出其输出功率以及控制的策略。利用Matlab中的Simulink对电源建立了全电路的仿真模型,开展了数值仿真研究。数值仿真的结果表明:谐振充电和谐振放电过程中,各个节点的电压和电流波形能够与理论值吻合,为高频整流谐振变换电源的试验研究和研制奠定了坚实的基础。