基于可编程门阵列的四极杆质谱仪数字滤波器的设计与应用

引入数字滤波器是提高四极杆质谱仪信噪比的一种有效方法。针对小型四极杆质谱仪控制系统数据处理能力不足的问题,本研究提出了基于FPGA芯片的数字滤波器解决方案。使用FPGA程序替代通用处理器程序进行数字滤波运算,提高了仪器控制系统数据处理能力,实现了高阶数字滤波。在本团队研制的小型四极杆质谱仪中,使用本方案实现130阶数字滤波,测试全氟三丁胺标准样品的高频噪声衰减-50 dB以上, 502 Th质谱峰信噪比提升95%,系统功耗仅增加190 mW,约占系统总功耗的1.7%,同时解决了通用处理器执行数字滤波容易丢失数据的问题,为其它低功耗控制系统完成高性能数据处理提供了设计参考。     

Hamilton体系下环扇形域的Stokes流动问题

基于极坐标下Stokes流的基本方程,将径向坐标模拟为时间坐标,推导了Hamilton体系下Stokes流动问题的对偶方程,采用本征向量展开法对环扇形域Stokes流动问题进行了分析,并给出了相应的实际算例,其结果说明了本文方法的有效性。     

基于子带信号瞬时频率的特征提取及其在车型分类中的应用

车型识别是智能交通系统的关键技术之一,具有重要应用价值。针对车辆噪声信号的复杂性,提出了一种基于相位信息和能量信息融合的车型分类方法。通过耳蜗滤波器组将车辆噪声信号分解成窄带信号,为了避免相位卷绕问题,利用傅里叶变换性质结合相位一阶导数估计窄带信号的瞬时频率并提取瞬时频率特征。该特征能够有效地完成车型分类,通过将瞬时频率特征和对数能量联合,进一步提高了分类准确率。     

各向异性矩形板和环扇形板横向自由振动的一种通用解法

提出各向异性矩形板和环扇形板在弹性边界约束下横向自由振动的通用解法。对于各向异性环扇形板，引入径向对数坐标简化其基本理论。两种不同形状板的几何参数和势能可建立统一的表达式，基于改进Fourier级数和Hamilton原理，从而实现板自由振动问题的统一求解。两种形状板自由振动问题的通用解法具有广泛适用性、高精度和高效性。其收敛性和精度得益于位移的改进Fourier级数的表达，可消除初始横向位移函数及其导数在整个区域内的潜在不连续。所提方法的这些特征通过若干数值算例得到验证。     

Fabry-Perot可调谐滤波器多级透射峰的抑制方法

为满足高光谱遥感应用对分光元件宽工作光谱范围的要求,根据Fabry-Perot(F-P)可调谐滤波器出现透射率极大值的相位条件,通过划分滤波器的工作光谱范围,选定干涉级数,确定F-P腔的腔长变化区间,来抑制F-P可调谐滤波器的多级透射峰。该方法可以有效拓展F-P可调谐滤波器的自由光谱范围,使其光谱扫描特性满足高光谱遥感应用要求。     

一种新型宽带可调谐光滤波器的设计

提出了一种由嵌入式环谐振腔和Mach-Zehnder(M-Z)干涉仪组成的新颖带通滤波器,嵌套环是在环谐振腔的基础上,引入一个类似双线耦合环谐振器的外谐振环。依据耦合模理论推导出滤波器传递函数,并分析了环的光学长度、耦合系数和内外环长度比对其影响。模拟结果证明,通过改变结构参数,滤波器的中心波长和带宽可调,中心波长在1520nm~1600nm波段任意可调,带宽调整范围可达0.2nm~102nm。且保持输出波形有较高的平坦度和较低的旁瓣,可满足通信系统宽带及超窄带带通滤波器的设计要求。     

基于FPGA的自适应TIADC数据采集

通过对并行时间交替采样(Time-interleaved ADC,TIADC)理论和采样时间失配误差的研究,提出一种带时间补偿的自适应TIADC数据采集方案.方案首先产生具有等相位差的采样时钟,通过自适应电路估计时间失配误差;然后利用Farrow结构的分数延时滤波器对多通道采集数据进行校正,并交叉合并,得到高速TIADC数据;最后通过FPGA实验验证,证明自适应TIADC数据采集不仅可以提高采样率,而且能有效校正时间失配误差,保证数据采集的准确性.     

Design and preparation of filter sets for fourplex fluorescence PCR instruments

Aiming at the crosstalk problem caused by small spectral intervals between fluorescent reagents in fourplex fluorescence quantitative polymerase chain reaction （PCR） detection analysis system, we calculate and analyse the effect of cut-off steepness, central wavelength positioning, and bandwidth of filters on crosstalk. Design and prepare four sets of fluorescence excitation and emission filters with proper shape cut-off steepness （optical density （OD） from OD 0.3 to OD 6 is less than 8 nm） and bandwidth （9-11 nm）. In fourDlex PCR instrument, crosstalk coefficient in all four channels are less than 0.3%.     

The design and simulation of a titanium oxide memristor-based programmable analog filter in a simulation program with integrated circuit emphasis

In many communication and signal routing applications, it is desirable to have a programmable analog filter. According to this practical demand, we consider the titanium oxide memristor, which is a kind of nano-scale electron device with low power dissipation and nonvolatile memory. Such characteristics could be suitable for designing the desired filter. However, both the non-analytical relation between the memristance and the charges that pass through it, and the changeable V-I characteristics in physical tests make it difficult to accurately set the memristance to the target value. In this paper, the conductive mechanism of the memristor is analyzed, a method of continuously programming the memristance is proposed and simulated in a simulation program with integrated circuit emphasis, and its feasibility and compatibility, both in simu- lations and physical realizations, are demonstrated. This method is then utilized in a first-order active filter as an example to show its applications in programmable filters. This work also provides a practical tool for utilizing memristors as resistance programmable devices.     

新型复合左右手传输线及其在滤波器设计中的应用

开环谐振器阵列由于结构庞大, 难以实现小型化, 而逆开环谐振器则由于刻蚀在接地板上, 容易对微波电路中其他部件造成干扰. 针对上述问题, 提出了一种新型双层介质复合左右手传输线结构, 并提取了其等效相对介电常数和等效相对磁导率, 然后分析了新结构的尺寸参数对其传输特性的影响程度, 最后将一种新型Minkowski分形曲线应用于该结构, 设计和制作了两款双频滤波器, 验证了该复合左右手传输线的双频特性.