光子集成射频自干扰消除系统性能仿真分析

针对全双工通信系统设计了光子集成射频自干扰消除功能芯片.该芯片采用相位调制将射频信号转换至光域,在光域内进行光载射频信号的幅相调控以实现干扰对消功能.对功能芯片中主要功能单元进行优化设计后,延时调谐范围为0～10ps,30GHz带宽内的延时抖动小于0.1ps;滤波响应阻带抑制度为36.5dB,通带带宽为60.6GHz,边沿陡峭度为9.2dB/GHz.建立了光子集成芯片射频自干扰消除系统的理论模型,对功能芯片中可调光延时线、可调光衰减器及滤波器等引入的延时、幅度不匹配对系统消除性能的影响进行了仿真分析.结果表明,幅度失配量为0.02dB时,2GHz带宽信号下系统抑制度为-42.7dB;延时抖动为0.07ps时,2GHz带宽信号下系统的抑制度为-37dB.研究结果可为光子集成射频干扰抑制功能芯片的研制提供参考.     

多通道实时远距离人工计时信号采集

采用光电偶合器、A/D转换器和并行接口芯片等设计数字信号采集系统实现人工计时信号采集,提高人工计时的效率和准确性。计时裁判员独立操作计时器开关产生的开关量信号用屏蔽电缆通过自带电源式插转箱连接到光电偶合器进行光电隔离,再由A/D转换器进行开关量信号的模数转换,最后由并行接口芯片接收,并通过数据总线发送到计算机。用软件控制人工计时信号的采集、计算、处理、存储和输出,从而实现人工记时信号的采集。     

SAW谐振器谐振频率微秒级快速检测方法

针对高速旋转环境下的谐振式声表面波(SAW)传感器信号快速检测,提出基于回波损耗测量原理的SAW谐振器谐振频率微妙级快速检测方法.对SAW谐振器进行线性扫频激励的过程中,将反射信号经功率检波与比较器转换为数字脉冲信号,使用计时器实时计算脉冲信号中心对应频率快速求得SAW传感器谐振频率.在8000 r/min转速范围内对...     

基于CPLD的正弦波/方波互换电路及实验

针对信号发生芯片组成的信号发生器波形单一,幅值、频率等参量不便调节,且信号峰峰值不能满足磁通门的激励信号对峰峰值的要求的缺点,采用数字芯片CPLD为核心元件构建大信号幅值的正弦波和方波互换电路,以产生幅值、频率等参量可调的正弦波或方波信号.设计了基于CPLD的正弦波和方波转换电路,进行了CPLD相关功能模块的程序设计与实验测试,实验结果验证了转换电路的功能.     

混合数据采集与存储的实现

设计了一种传感器信号与GPIO口数字量隔离与采集的方案,研究了模拟信号线性光耦的隔离与电压转换技术,提出了采用光耦隔离模拟量与数字信号,利用主控芯片FPGA完成单路采样率不低于5 kHz的模拟量与数字量数据的混合编帧,使用缓冲FIFO实时完成记录仪的发送与接收,通过对数据的的回读来确保数据传输的正确性与可靠性;经大量测试表明,该方案稳定、实用,满足系统的实时性要求。     

CMOS传感器感光范围测定系统及其可编程接口的实现

介绍了一种实用的CMOS传感器感光范围测定系统。利用积分球作标准光源,并用逻辑分析仪作数字输出信号的分析统计,测出CMOS传感器光照度接收曲线。在此基础上提出了一种基于可编程接口(FPGA)芯片控制的CMOS传感器自动调光技术。利用FPGA控制CMOS传感器的电子快门,以此来控制其光照度,达到自动调光的目的。由于FPGA是在线可编程器件,具有电路简单,实时性好,适应性强等特点,并能与后期的图像处理有机结合,所以简化了整个系统的设计。     

基于平均和峰值灰度加权的自动调光系统

介绍了在CCD高速电视测量仪系统中,利用电子快门和可变光阑有机结合,在运动控制卡控制下实现自动调光,扩大了调光的动态范围.采用了平均灰度和峰值灰度加权的办法来获取反馈信号,有效的解决不同背景下自调光系统的适应性.提出了基于二次函数的调光反馈量计算方法,提高了调光过程中的收敛速度,同时也保证了系统有较小的超调量.     

基于DMD的高动态范围场景成像技术

为了对高动态范围场景进行实时有效的观测,设计了一种采用数字微镜器件作为空间光调制器的成像系统.通过改进数字微镜器件的驱动时序,提高数字微镜扩展成像系统动态范围能力.针对光学系统存在畸变,采用多项式拟合法获得数字微镜器件到图像传感器的精确映射关系.针对一般调光算法导致调光后图像可视性差的问题,引入色阶映射算子生成调光模板,获得符合人眼视觉特性的调光结果.实验结果表明,在10帧/s的条件下采用数字微镜器件可提高传统成像系统动态范围66dB,成像系统总的动态范围达到126dB,图像传感器控制准确度达到0.69个像素级别,调光后场景高亮目标与暗背景可同时观测到,调光后采集图像的信息熵得到提高,系统满足对高动态范围场景实时成像观测的需求.     

基于STM32的简易数字示波器设计

随着科学技术的发展,示波器已成为电路调试测试的必备仪器之一,其发展速度和应用远超其他测量仪器。本设计完成基于Cortex-M3内核单片机设计的数字示波器,硬件电路设计主要包含STM32F103RCT6单片机最小系统、信号调理电路、TFT液晶屏显示电路、按键电路,电源电路;软件设计主要包含模数转换处理编程、TFT液晶屏波形显示编程、按键功能控制编程和数据算法处理编程^[1]。系统信号调理电路将输入信号衰减、限幅、叠加,最后输入单片机自带的模数转器中,将模拟量转换为数字量,最后经过单片机转换处理,通过液晶屏将采集到的波形信号显示出来。系统设计具有功耗低、体积小、成本低等特点,具有一定的应用前景和研究价值。     

实现FTIR光谱仪动镜扫描的全数字控制研究

动镜扫描是导致FTIR光谱仪动态测量误差的主要因素,其运动的平稳性直接制约着测量光谱的信噪比,并影响到后续光谱定性定量分析的精度,对FTIR光谱仪整体性能优劣有举足轻重的作用。针对传统基于模/数混合设计的动镜运动控制系统的复杂性,研究了一种简洁实效的全数字控制方法,将动镜运动产生的正交编码信号A和B送入数字逻辑芯片CPLD,在该芯片内编写相应的位置和速度控制算法,生成两路PWM信号,再通过数字功率芯片驱动挂载动镜的音圈电机完成扫描。实验表明,该控制方法使动镜在匀速阶段的速度平均稳定性优于97.2%,可显著提高测量光谱信噪比,为FTIR光谱仪高精度定量分析提供保障。     

混合动力电动汽车发动机转速智能控制系统设计

发动机是混合动力电动汽车动力设备的心脏,为了保证混合动力电动汽车可以快速稳定地运行,需要对其转速智能控制系统进行设计。使用当前控制系统智能控制混合动力电动汽车发动机转速时,无法快速检测到发动机转速,难以达到最佳的智能控制结果。为此,本文提出一种基于软切换的Bang Bang－神经网络PID的混合动力电动汽车发动机转速智能控制系统设计方法。混合动力电动汽车发动机转速智能控制系统以Mcs一51系列8751单片机为核心系统,检测混合动力电动汽车发动机转速的数字信号,同时控制D/A模拟信号的输出,并在LED显示器上显示发动机转速数字信号,以PWM调制器放大混合动力电动汽车启动时发动机产生的PWM波,将放大后的PWM波供给电力发动机,再以分频填充脉冲装置测量混合动力电动汽车发动机转速,通过Bang Bang－神经网络PID算法计算出混合动力电动汽车发动机转速误差,达到实时控制混合动力电动汽车发动机转速的效果。实验仿真证明,所提设计方法保证了发动机转速的快速性和平稳性。     

激光光刻中数字微镜器件关键技术研究

在无掩模激光光刻系统中,TI(Texa instrument,德州仪器)公司基于DLP(digital light processing,数字光处理)架构的DMD(digital micromirror device,数字微镜器件)系统已经得到应用,但是存在光刻图像质量和光刻速度无法提高等瓶颈.提出采用单片FPGA控制...     

空间雷电探测实时采集定位系统

星载雷电探测定位系统是利用光学探测器探测闪电事件的地理位置和光脉冲波形,系统采用CPLD+DSP的数字图像处理方案,利用了CPLD复杂逻辑可编程特性将系统的部分或全部功能集成在一片CPLD上,减小了系统硬件复杂程度,节省了印制版空间.利用DSP高速数字信号处理特性完成实时处理图像数据的功能.系统用CPLD完成图像信号的采集、编码和存储控制,缩小了星载设备体积,简化了电路结构;用DSP完成大量图像数据处理工作,提高了系统工作的实时性.     

聚光型粗细调互补阳光信号采集器的研制

高准确度自动跟踪系统是太阳能聚光器必不可少的组成部分,而信号采集器能否精确可靠地采集到阳光照射方向的信号又是自动跟踪准确度的关键.本文提出了一种粗细调互补信号采集器的设计方案,在正常工作期间通过软件能够根据需要不断地自动调整选择二组光电传感器中其中一组输出的差模信号作为有效信号,从而有效地解决了大范围寻找太阳和高准确度跟踪之间的矛盾|而在此基础上改进为对聚光后的阳光信号进行采集的新结构,又彻底解决了光电传感器本身在光照强度很大时进入饱和区与光照强度很弱时输出的差模信号太小的问题,有效延长了聚光器在早晚时段的正常工作时间.据此原理制作的聚光型粗细调互补信号采集器应用于某公司的CPV型1200W砷化镓发电系统中,取得了很好的跟踪效果,其实际跟踪误差≤0.1°（立体角）.     

夹心式压电换能器的谐振频率跟踪方案设计

分析了夹心式压电换能器的阻抗特性,讨论了基于相位方式的现有跟踪方案的不足,提出了一种新的频率跟踪方案,介绍了实现该方案的电路系统。该方案的特点是:采用先扫频后跟踪的策略,解决了频率范围设定难的问题;增加解锁控制,使得系统在死锁或误跟踪时自动回到频率搜索状态;采用直接数字合成器(DDS)作为频率调整和信号产生的器件,实现了全数字系统,调整方便,精度高;采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)做相位比较和DDS控制,使频率跟踪速度快,并且跟踪精度和速度均可控制。     

精密离心机测控与加速度计标校自动化系统设计

惯导加速度计在精密离心机上的标校应用试验,涉及精密离心机动态半径和静态半径的精密测量、转速的精确测控以及被校加速度计信号的正确采集与实时传输等操作,需严格控制各类测控仪器的动作时序逻辑实现精密离心机精密测控与加速度计标校应用试验的自动化操作。介绍一种精密离心机测控与加速度计标校应用试验自动化系统设计,硬件上基于LAN总线组网集成精密离心机各类测控仪器,构建分布式测控系统,并应用外部光栅编码器脉冲信号作为触发信号控制测控仪器的硬件时序同步逻辑;软件上应用共享变量技术实现各类测控参数的有序传输,针对动态波形类大数据测试信号的共享变量传输可靠性差问题,提出一种基于文件动态拷贝的网络数据传输方案,设计严格的共享变量传输逻辑机制,实现了各类测控参数正确有序采集与传输。应用试验表明,设计的精密测控与加速度标校应用试验自动化系统满足加速度计在精密离心机上的标校自动化需求,显著提高了加速度计标校应用试验效率。     

激光共焦球面元件姿态自动调整系统

为解决激光差动共焦元件参数测量系统中人工调整元件姿态效率低、重复性差的问题，研制了激光共焦球面元件姿态自动调整系统。基于共焦原理，建立了元件失调量与电动四维调整机构调整量关系的数学模型，并根据CCD探测器实时获取的光斑位置信号分析出被测件的姿态信息，结合闭环反馈控制算法实现姿态自动调整。利用电动四维调整机构搭建了自动调整实验装置，实验结果表明:研制的电动调整机构平移调整分辨力达到0.5 μm，倾斜调整分辨力达到8″；调整系统能够快速、稳定地将被测件姿态失调量调至误差范围内，有效提高调整重复性及效率，对激光差动共焦测量系统实现全自动球面元件参数检测格外重要。     

自动亮度控制对微光电视系统强光适应性的影响

定量分析了自动亮度控制对微光电视系统强光适应性的影响。结合系统信号响应特性,建立了自动亮度控制作用后强光能量与系统成像对比度的关系模型;充分考虑系统动态范围、增益特性、灰度量化等因素,建立了自动亮度控制电路作用后系统响应特性的定量表征模型。基于上述模型,建立了引入自动亮度控制后强光作用微光系统成像的数字仿真模型,并基于模拟输出图像定量分析了不同能量强光对系统侦察性能的影响。理论分析及实验仿真结果表明:自动亮度控制的引入,能够扩大微光系统的动态范围,增强微光电视系统的适用性,但同时导致系统随着强光光亮度增大,成像灰度及对比度下降,侦察性能下降。     

宽谱段光纤光谱仪

为满足野外现场矿物分析、遥感地面验证光谱分析等的需要,研制了实现光谱覆盖范围在400～2 500 nm的宽谱段光纤光谱仪,介绍了仪器研制过程中的光学、机械与电子学设计。光学系统采用了光栅分光的水平反射式光路,对于不同的光谱探测谱段,采用了三路线阵探测器在光谱面的3个方向立体交错放置进行探测;用CPLD(complex programmable logic device)实现对三路线阵光电器件时序逻辑信号的发生与驱动;采用14位高速ADC进行数模转换;采用USB2.0实现通讯。仪器体积小、光谱分辨率高、信号质量和测量速度等方面均达到了满意效果,测试结果表明,仪器实现了宽谱测量,光谱数据理想。