微带传输线束流信号展宽处理设计

对束流信号进行展宽处理是储存环逐束团位置测量RF前端设计的重要工作之一。针对上海光源储存环束流信号的特点，对束流信号展宽进行分析，采用低通滤波器和包络检波联合的方法对信号进行展宽。考虑到实现过程需要对信号进行ps量级的延时，使用微带传输线对该方法进行了具体设计。对微带传输线等效为集总参数LC元件进行推导以进行低通滤波器设计，给出了阻抗匹配方案以实现宽带功率分配器与合成器。仿真和实测结果表明，所设计的电路能够对束流信号进行有效展宽处理。     

Q波段倍频频率源的技术研究

介绍了一种针对振荡器谐波抑制度指标,采用CST分析并进行优化,利用截止波导替代Q波段BJ500波导,设计截止波导-微带变换电路、E面截止波导滤波器、弯波导等,并采用CST和ads2009进行了联合仿真的设计方法,给出了Q波段倍频频率源的谐波测试结果,仿真结果和测试结果比较符合。     

二阶声低通滤波光纤水听器的声压灵敏度频响特性

信号混叠是基于光纤水听器的现代声纳系统走向应用必须解决的一个关键问题.初步的实验结果已经表明,声低通滤波光纤水听器是解决信号混叠问题的一种简单且行之有效的方案.基于电一声类比理论,建立了声低屯瞬ü庀怂鞯牡推导胁瘟磕Ｐ?利用电路分析的方法对其频响特性进行了研究.结果表明,这种光纤水听器系统与典型的二阶低通滤波电路具有相似的频响特性.为了验证理论分析的正确性,设计制作了一个简单的声低通滤波光纤水听器,并在驻波罐中对其声压灵敏度频响特性进行了测试,实验结果与数值计算的结果基本吻合.该光纤水听器低频响应非常平坦,声压灵敏度约为-141 dB,测量共振频率为985 Hz,与理论值1270 Hz基本一致.共振频率处的声压灵敏度为-126.8 dB,衰减速率约为20 dB/倍频程,3000 Hz以后的灵敏度衰减幅度大于20 dB.     

基于缺陷地结构的微带低通滤波器设计

提出了一种具有宽带带外抑制的小型化微带低通滤波器。该滤波器由缺陷地结构和两阶阶跃阻抗单元结构构成。利用ANSYS HFSS建立三维全波电磁模型并仿真优化,仿真结果表明:该低通滤波器的截止频率为1.4 GHz,通带宽度为0~1.4 GHz,通带内的插入损耗小于0.5 dB,带外抑制频率范围为2.1~11 GHz,在阻带范围内的带外抑制能力接近20 dB。为验证仿真和测试结果,加工并测试了经全波电磁优化后的缺陷地结构微带低通滤波器。测试结果和仿真结果吻合得较好,证明了所提出的缺陷地结构在实现滤波器小型化和宽阻抗带宽上有着重要的作用,能够使该滤波器具有较好的低通滤波特性。     

基于电流传输器的蔡氏混沌电路的设计和实现

针对传统的蔡氏混沌电路中的信号频率受限和电流信号波形不易测量的缺点,提出了用电流传输器实现的蔡氏电路.采用电流传输器实现了有源仿真电感和蔡氏分段线性电阻,使电路的性能更加稳定、工作频率提高.同时,不需要任何附加电路,就可以非常容易地测量和观察电路中的电流波形以及与电流有关的相图.对电路进行了设计、计算机仿真、硬件实现和实验测试.测试结果与计算机仿真结果一致,证明了电路的正确性和设计的有效性.本电路适用于保密通信.     

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。     

多路电能计量与控制系统的设计与仿真

在实际电路设计工程中为加快设计进度,利用现代计算机仿真技术和软件对实际电路进行了仿真设计。基于仿真元件和实际电路的差异,对电路中的独特元件磁保持继电器及其驱动电路、功率信号以及逻辑处理电路进行了分析并建立了仿真模型,设计了核心测量软件代码,成功完成了对16路用电线路的电能计量与通断等的控制,达到了项目对多路集中用电的控制和节能的目的。仿真结果节约了成本和时间,提高了设计效率,仿真过程对大部分电路设计具有借鉴意义。     

用于数字条纹轮廓术的一种基于广义分析模型的后滤波方法

由于数字投影和采集系统的非线性失真,传统的方法通常需对采集到的条纹进行低通或带通滤波从而抑制高次谐波并获取基频分量。基于广义分析模型针对数字条纹轮廓术提出一种对测量后的物体形貌进行后滤波的算法,消除了非线性失真对测量结果所造成的影响并提高了数字条纹轮廓术的测量精度。论述了条纹轮廓术的原理和广义分析模型,分析推导出后滤波算法。仿真和实验结果表明,后滤波方法能够快速准确地实现基于数字投影的三维形貌重建。     

RC滤波电路实验设计与研究

在传统的RC串联电路稳态特性实验基础上,提出包含RC低通、高通、带通、带阻、以及全通滤波电路的实验方案设计。实验采用示波器和相位计直接测量输入输出信号的幅值及相位差。测得各种RC滤波电路幅频特性及相频特性并和理论计算曲线相比较。     

一种三柱式超导电抗器的概念设计

无功平衡对提高电网的经济效益和改善供电质量至关重要。目前用于电网无功补偿的传统电抗器难以实现无级调节,容量较小,或装置控制复杂,有较严重的谐波,难以在高电压等级的电网中大规模应用。为了解决高压电网的无功缺额问题,研究了一种三柱式的超导电抗器。文章介绍了该超导电抗器的工作原理,阐述了超导电抗器的设计方法。按照设计方法,对35kV电压等级的超导电抗器进行设计;在理论设计的基础上,采用有限元方法对理论设计进行优化,完成概念设计。仿真结果表明,该三柱式超导电抗器有较好的无功调节性能;该概念设计为高压大容量超导电抗器的研制提供了一定的参考依据。     

基于分离指标的宽阻带低通滤波器设计

常见的开路短截线和阶跃阻抗结构在微带低通器设计中较为成熟,但是这些结构的低通滤波器受到寄生通带的影响,阻带不够宽。提出了一种基于分离指标的宽阻带低通滤波器设计方法,利用计算机仿真软件ADS,对常见的阶跃阻抗低通滤波器进行结构改进。该方法将低通滤波器设计指标重点分为滚降率和宽阻带抑制两部分,分别利用椭圆滤波器和巴特沃斯滤波器的本身特性实现设计目的,最后进行级联优化。此结构综合设计方法简单严谨,易于实现,改进的低通滤波器性能优越,实现了宽阻带的设计需求,通带0~3GHz,插入损耗<0.5dB,阻带4~12GHz,抑制>45dB。     

基于微米颗粒填充的粉末低通滤波器仿真

粉末滤波器是一种可应用于超导量子计算等低温实验系统的低通滤波器, 随着频率的升高滤波器会对信号产生急剧的有效衰减, 粉末滤波器的填充材料、 中心导线长度、 线径和结构等参数会对它的频率响应特性产生影响. 本文利用 CST 微波工作室基于微米颗粒填充的方式, 首次对不同中心导线结构的粉末滤波器性能进行三维仿真研究, 仿真结果与实测结果对比后的定性一致性, 说明仿真方法的可行性和准确性. 仿真方法的提出可以有效地加快滤波器结构的迭代速度, 从而降低研发周期和成本, 方便可应用于超导量子计算的新一代粉末滤波器的开发.     

基于科赫曲线分形结构太赫兹带通滤波器

太赫兹滤波器是太赫兹通信、太赫兹成像和太赫兹检测等太赫兹应用系统中不可或缺的功能器件。按照不同的分类方式,滤波器有不同的种类,常见的按照选频功能可分为高通滤波器、低通滤波器、带阻滤波器和带通滤波器。为了实现在太赫兹波段的滤波效果,世界各地的研究人员利用不同的结构、材料和控制方式实现了功能各异的太赫兹滤波器,但是考虑到设计的器件要应用到太赫兹系统中,成本低廉、结构简单、性能优越的太赫兹滤波器一直是研究人员的追求。分形概念自提出以来在很多研究领域都有了快速发展,但是在太赫兹波段的应用还不是很常见,特别是应用于太赫兹功能器件的设计。引入分形中科赫曲线的概念设计并制备了一种新型的太赫兹带通滤波器,该滤波器是在金属薄膜上刻蚀出科赫曲线分形结构,当太赫兹波垂直入射到该滤波器时候实现了在太赫兹波段的窄带滤波。在滤波器的设计过程中,追求理论与实验相结合,首先在电磁仿真软件中建立科赫曲线分形结构滤波器模型进行计算,探究分形结构应用于太赫兹波段进行滤波的可行性,在进行多次计算之后得到优化后的尺寸和结构,然后根据优化后的尺寸加工出科赫曲线分形结构太赫兹滤波器样品,并且将样品放在太赫兹时域光谱系统中进行实验测量,得到实验数据后与仿真结果进行比较。在仿真中利用了时域有限差分法模拟科赫曲线分形结构太赫兹带通滤波器的传输特性,优化后的仿真结果表明:滤波器的谐振频率为0.715 THz,透射系数能够达到0.92,-3 dB带宽为21.9 GHz,将仿真得到的散射参数进行S参数反演得到了太赫兹滤波器样品的电磁参数,这在理论上分析了太赫兹波在谐振点处产生透射增强的原因。利用飞秒激光微加工系统制备了尺寸优化后的科赫曲线分形结构太赫兹带通滤波器样品,然后使用太赫兹时域光谱系统对样品的传输特性进行测试,对实验得到的时域数据进行快速傅里叶变换之后得到频域数据,再把频域数据进行归一化处理后与之前的电磁仿真结果进行对比,发现实验测得的结果与电磁软件仿真得到的结果较为吻合。     

多通道光谱采集系统滤光片设计方法研究

普通彩色相机加载宽带滤光片构造的多通道光谱采集系统的光谱重建性能与滤光片的选用密切相关。针对上述问题,提出基于主成分分析法的合成滤光片设计方法,旨在获得具有较高光谱重建性能并对所有图像场景均适用的最优滤光片组合。在收集多个宽带滤光片的基础上,测得其透射率并转换成矩阵形式;采用主成分分析方法提取该矩阵的前2个主成分,标准化处理后的主成分即为所求合成滤光片的透射率。为了验证上述方法获得的滤光片的性能,利用色差和光谱均方根误差2个指标对加载了合成滤光片的仿真采集系统的光谱重建精度进行了评价。实验结果表明:采用该方法得到的滤光片组合优于常用方法得到的滤光片组合, 用其构造的成像系统具有较高的色度重建精度和光谱重建精度,此外,改变目标场景颜色特性,其重建性能保持稳定。     

光学空间滤波过程的计算机仿真

提出了一种利用MATLAB软件并通过计算机仿真光学空间滤波实验过程的新方法.其特点是:既可以随意改变所设计滤波器的参量,又可以对输入图象进行振幅、相位或复合滤波,并且可实现傅里叶变换频谱中相位信息的提取、存储和利用,因而能够完成一般光学实验中往往难以实现的某些操作.并分别给出了网格滤波、低通、高通及相位滤波等仿真实验结果.这种仿真实验给光学滤波器的设计和图象处理带来很大方便,同时也为相关器件的设计提供了一条新的途径.     

Transmission Line Model Based CAD of Multilayer Dielectric Filters

A systematical procedure for multilayer dielectric filter design is introduced here based on the transmission line model (TLMBCAD). By this procedure, low-pass, high-pass, and band-pass filters can be designed in the same way. The transmission line model works well and is time efficient not only for normal incidence of linearly polarized wave but also for oblique incidence wave with circular polarization. Design examples are given for low-pass and band-pass filters. Simulation results show that the method developed in this paper is valuable for the engineering design of multilayer dielectric filters.     

Low-pass rugate spatial filters for beam smoothing

A new application of rugate structures is proposed as low-pass spatial filters for beam smoothing. By using the transfer matrix method to analyze the spatial properties of the bandgap of rugate structures, the low-pass rugate spatial filters with both an almost ideal flat bandpass and a rather steep switching between pass- and stop-bands are designed. The angle-domain bandwidth of the spatial filters can be adjusted by changing the parameters of rugate structures for a given light frequency. The near-field simulations carried out by using the finite-difference time-domain technique confirm the possibility of an efficient light smoothing.     

基于Fibonacci序列准周期结构的小角度低通空间滤波器

利用常规材料构造了Fibonacci序列准周期结构,运用传输矩阵法研究了该结构的空间传输特性,并基于该结构优良的空间传输特性设计了小角度低通空间滤波器.数值模拟结果表明,该小角度空间滤波器的角域带宽可通过改变序列的结构类型和序列数来调谐,其调谐规律为:随着Fibonacci序列F(m,1)中m值的增加,对应空间滤波器的角域带宽减小;随着序列数的增大,对应角域带宽也减小.在调谐的基础上,还可通过改变构成准周期结构的介质折射率参量来精确调节其角域带宽.相比于基于超材料的小角度空间滤波器而言,基于Fibonacci序列的小角度空间滤波器制备更简单,且有望应用于新一代的高功率激光系统中.     

激光反射镜与诱导透射滤光片工艺分析

随着光通信和光信息技术的迅速发展,介质高反射镜和窄带滤光片倍受人们关注,有机光学薄膜滤波器材料及器件将日益受到重视.采用一个低通滤波器和高通滤波器在其通带叠合处便可产生一个优良的窄带滤波器.详细介绍了几种光学薄膜器件激光反射镜、诱导透射滤光片(ITF)和微片式激光器的混合材料及制备工艺,并给出其设计方法,对批量生产将有极大的促进作用.     

Reconstruction of dynamic displacement and velocity from measured accelerations using the variational statement of an inverse problem

This paper presents two types of finite impulse response (FIR) filters to reconstruct dynamic displacement induced by structural vibration from measured acceleration. The governing equation for the reconstruction is derived by taking the variation of a minimization problem, which defines an inverse problem on displacement. A regularization function for overcoming the ill-posedness of the inverse problem is included in the minimization problem. The governing equation of the inverse problem becomes the same type of differential equation as that of a beam on an elastic foundation. The conventional FIR (CFIR) filter directly approximates the transfer function of the governing equation, while the FEM-based FIR (FFIR) filter is formulated by the discretization of the minimization problem with the finite element method. For the finite element discretization, the Hermitian shape function is utilized. The proposed FFIR filter is capable of reconstructing displacement and velocity simultaneously. The fundamental characteristics of the proposed filters are investigated in the frequency domain using the transfer and accuracy functions. It is shown that the proposed FIR filters suppress low frequency noise components in measured accelerations effectively, and reconstruct physically meaningful displacement accurately. The validity of the proposed filters is demonstrated through a numerical simulation study, a field experiment and an evaluation of flutter derivatives using measurements taken from a wind tunnel test.