高速PCB的仿真与EMC设计方法探讨（Ⅰ）

以高速系统的信号完整性（SI）仿真、电源完整性（PI）仿真以及EMC分析为基本出发点。着重介绍了基于电路与电磁场仿真分析工具及EMC设计规则解决板级PCB设计中EMC问题的过程、高速PCB的电源分配系统（PDS）的构建以及高速PCB仿真设计中电源完整性分析过程，通过EDA分析工具实现PCB的建模与分布参数提取；通过电磁场分析工具完成网络参数定量分析，从最基本的设计方法入手，提出了高速PCB的信号系统与电源系统设计参数优化方案，指出了信号与电源完整性仿真设计和EMC设计的内在联系，希望本文能给予正在从事产品EMC设计的可靠性工程师、高速系统仿真设计工程师提供解决此类问题的新思路与新方法。     

基于信号完整性与电源完整性的PCB电磁兼容协同仿真方法研究

针对日益复杂的电子设备电磁兼容设计,提出基于信号完整性与电源完整性的PCB电磁兼容协同仿真方法。在实际仿真应用中,使用PCB电磁兼容协同仿真方法从降低电源平面阻抗、优化信号质量及降低整板辐射等方面对某运载火箭综合控制器主机板PCB进行仿真优化,有效减少潜在的电磁兼容性问题,提高可靠性。     

基于多层PCB的基板射频信号传输性能研究

随着射频产品的小型化,特别是射频SIP（systems in package）产品的逐渐应用,基于多层PCB的基板射频组件等射频集成产品的应用越来越多,基板内射频信号传输性能的研究也越来越重要。通过对基于多层PCB的基板射频传输性能进行仿真测试,验证了DC-40GHz范围内射频基板传输性能,针对射频传输中极为关注的传输损耗问题,通过改进介质厚度或者铜箔材料实现基板射频传输损耗的优化,单位长度传输线射频传输损耗减小20%以上。同时针对星载等应用环境,通过深层充放电、总剂量试验,表明多层PCB的基板满足星载等航天应用。     

硅谐振式微传感器开环特性测试与数据处理

为了精确讣算出硅谐振式微传感器的谐振频率、谐振峰值和品质因数，根据硅谐振式微传感器的理论模型以及开环特性测试实测数据，通过分析讨论、仿真与实验从多方面比较了低通滤波与改进的最小二乘法等数据处理算法，并得到了整体最优的算法。所设计的相应程序为辟谐振武微传感器开环特性测试系统专用数据处理程序，同时本文讨论的算法也适用于其他类似的数据处理。     

高速PCB的仿真与EMC设计方法探讨（Ⅱ）

四、高速PCB的信号与电源完整性仿真与EMI控制 PCB板上存在有两个主要辐射源。第一是来自顶层和底层的传输线，假设这些线相对应的参考平面是理想的，那么它们的差模辐射是可以根据导线电流计算得到的。对于顶层和底层的传输线，尤其是时钟，应避免1/4波长的走线；第二个源就是边缘辐射。电磁场从激发区域经过电源地平面间传播到边缘，在那里产生了EMI。平面上存在的任何过孔、不连续阻抗等，都将转变为电源与地噪声和边缘辐射，因此边缘辐射直接和电源/地噪声和电源完整性相关。一块在设计中SI与PI处理得较成功的PCB很自然的具有较低的电源/地噪声和较低的边缘辐射。     

多层PCB大面积敷铜通孔焊点过锡工艺研究

针对生产过程中出现的焊点过锡量不足的现象,对多层PCB板大面积敷铜手工焊接中通孔焊点过锡问题进行试验研究,得出两层以下覆铜层的通孔焊点采用单把烙铁焊接,两层及以上覆铜层的通孔焊点采用两把烙铁焊接的方法。     

基于DDS/DSP Builder的多通道相位波形器的设计

本文基于DDS技术设计了一种用于超声相控发射电路的相位波形产生器,发射信号的波形、频率、相位等多项参数具有可调性,并且可以实现很高的相位延时分辨率。应用Altera公司推出的DSP Builder、Model-Sim和QuartusⅡ软件进行了仿真及部分硬件实现。     

基于GTX接口的宇航用高速串口设计与应用

GTX (Gigabit Transceiver,吉比特收发器)是一种低功耗的收发器,可用于实现多种高速串行接口。GTX高速串行通信接口有宇航级单板、单机、系统级接口电路应用场景。文章针对GTX共性问题进行设计,面向宇航电子产品需求,优化PCB电源完整性与信号完整性设计,增加耦合电容,设计电路并进行性能仿真,完成了4路单通道速率3.125Gbps的高速信号传输、每路交换数据吞吐量大于5Gbp的信号传输试验,实现了10Gbps量级的信号传输,电源完整性及信号完整性满足宇航电子产品要求。     

基于高效垂直互连的X频段三维交叉合路网络

针对射频微波系统小型化、一体化、低成本设计需求,利用HFSS软件3D建模仿真研究微波毫米波多层板高密度垂直互连技术,对比不同结构参数的频率特性,在结构上通过加载层间焊盘改善特定频段内传输性能,在DC^20GHz内回波损耗小于–20dB。基于该高效垂直互连技术,实现32路信号输入4波束输出交叉网络3D垂直合成,体积仅为125mm×30mm×1.8mm,经测试带内插损≤10.95dB,驻波比≤1.4,较好地实现了X频段合路输出功能。     

基于变分模态分解的燃烧室热声振荡衰减系数辨识

利用发动机燃烧室稳定燃烧阶段的压力振荡信号,提取热声谐振模态频率及其幅值,并建立不同复杂程度热声振荡理论模型辨识获取各模态衰减系数,是当前试验评估燃烧室燃烧稳定性裕度的一种重要手段。建立了二阶随机振子热声振荡理论模型,采用基于最大峭度准则的变分模态分解算法提取压力振荡信号的热声谐振模态,开展了模态提取算法和时/频域辨识方法验证,并将其应用于某针栓式气氧/乙醇模型发动机燃烧稳定性裕度评估分析。结果表明：与传统的带通滤波算法相比,峭度最大变分模态算法有效提高了热声谐振模态的提取精度和使用便捷性。     

基于CPS协同的微系统电源信号完整性设计

裸芯片die、硅通孔TSV(Through Silicon Via)硅转接板、高温共烧陶瓷HTCC(High Temperature Co-fired Ceramics)管壳等多材质多基板立体堆叠和高密度集成的微系统封装,因空间极度有限、跨尺度立体转换的失配、电磁效应的耦合,低电压大电流电源的电源分布网络PDN(Power Distribution Network)和GHz高速信号的通道设计成为难题。贴合微系统封装尺度越来越接近芯片尺度的特点,以及微系统模块的系统应用需求,研究了基于芯片、封装、系统CPS(Chip-Package-System)协同设计仿真的方法。针对核心电源PDN的设计,采用芯片功耗模型CPM(Chip Power Model),结合TSV硅基板、HTCC管壳、PCB三级去耦电容网络的布放和协同优化,有效降低了电源纹波,保证了电源完整性。针对高速信号通道设计,基于电磁场和电路结合的仿真,将芯片电特性配置与封装互连的拓扑匹配协同优化,封装与板级应用协同优化,保证了信号完整性,且不对封装版图和工艺提出严苛要求。     

基于LMS自适应滤波的PCM/FM信号解调方法

通过分析PCM/FM信号特性,利用LMS自适应滤波算法跟踪信号频率,检测误差信号包络,实现信号解调。通过分析影响解调性能的关键参数,基于蒙特卡洛仿真得到相应的最优参数。与传统的叉积鉴频解调相比,基于LMS自适应滤波的PCM/FM信号解调方法抗干扰能力更强,且实现较为方便,具有一定的应用价值。     

超小型氢频标磁控管微波腔的仿真设计

用Ansoft HFSS仿真软件建立了超小型氢频标磁控管微波腔模型结构,在给定腔体尺寸下,仿真了不同电极间距的空型和磁控管型微波腔谐振频率和品质因数,得出超小型氢频标磁控管微波腔的设计参数,并对实际设计当中影响磁控管型微波腔谐振频率的因素给出了建议。     

基于模糊控制的火箭伺服系统频域控制设计方法

某型火箭发动机机械谐振频率低、谐振程度剧烈,给伺服系统的控制方法设计带来了困难.本文将模糊思想引入到控制器频域设计,提出了一种采用T-S结构的混合模糊控制算法,该算法根据输入信号的频率成分实时调整控制器的比例系数.Simulink仿真结果表明,该算法有效抑制了系统的低频谐振,改善了系统的频率特性.     

赫姆霍兹声腔声学特性实验研究

为了研究赫姆霍兹谐振器声腔结构参数变化对声学特性的影响,采用传递函数法在驻波管实验系统上进行了谐振器的冷态声学特性实验.实验结果表明:影响谐振频率的最大因素是声腔开口直径,其次是进口孔壁厚,其他因素如声腔长高比等影响较小;开口直径对谐振带宽影响最大且呈近似线性关系,其他参数则存在最优值能使得带宽最大、有效阻尼的频率范围最宽;多进口复合谐振声腔的谐振频率变化不大,而带宽增加显著.为确保有效抑制不稳定燃烧,赫姆霍兹谐振器声腔在设计和制造时应重点控制进口孔的相关状态参数.     

一种多通道高隔离度毫米波发射组件的设计

随着雷达技术的发展,毫米波单片集成电路技术日趋成熟,小型化、轻量化、多功能的毫米波雷达在国内外得到了深入的研究和应用。为满足毫米波雷达的需求,设计了一种多通道高隔离度毫米波发射组件。采用普通FR4多层板实现电源和控制信号走线,其中功分器芯片、电容、电阻等器件装配在FR4多层板的表层;采用低损耗的Rogers 5880微波板材进行毫米波射频传输。为提高通道间和级联功放间的隔离度,进行金属隔墙处理,以获得更好的物理隔离。通过对腔体进行电磁仿真,使腔体的谐振频率高于工作频带。该组件质量仅为41 g,输出功率不低于35.5 dBm,发射效率大于16%,可应用于毫米波SAR和固态发射机等场景。     

空间信息系统单层路由算法

研究了多约束条件下空间信息系统持续时间最长的单层路由算法.通过拉格朗日松弛获得多约束路由的最优解边界,缩小路由算法搜索路径的解集,用Dijkstra算法计算源节点至目的节点的多约束路径.给出了算法步骤.仿真结果表明:该算法的时延和切换性能优于线性规划路由算法(RALF).     

混装型印制板组件的通孔回流焊接工艺研究

介绍了混装型印制板组件的通孔回流焊接工艺技术。首先选用可用于回流焊接的表贴和通孔器件制作试验板,继而开展了焊膏印刷模板优化设计和印刷工艺参数研究;采用预成型焊片进行焊锡量补偿的方法,解决了传统通孔回流焊接工艺中通孔器件焊点焊锡量不足的问题;明确了通孔器件的插装要求,合理设计了混装回流焊接工艺参数。完成了试验板的组装和焊接,形成的焊点形态良好,孔内焊料结晶组织均匀,填充率达到100%,焊点质量满足要求。     

基于差分相干后积累的伪码信号检测方法优化与分析

差分相干后积累是近年来提出的一种伪码信号检测新方法,其虚警概率存在精确解析式,但较难推导其检测概率的理论公式。文献多是通过不同理论近似方法获得其检测概率,但理论近似存在较大误差,不适用于对参数的优化。本文采用理论模型与数值仿真结合的方法分析差分相干后积累的检测性能,并基于检测损耗最小化准则研究了中频积累时间的优化。此外,还比较了差分相干检测方法与传统非相干检测方法的最优性能,结果表明前者优于后者。     

基于虚拟样机技术的导引头伺服机构动力学仿真分析

考虑传动轴的柔性、齿轮轮廓、齿轮侧隙、齿轮副碰撞等非线性因素,建立了导引头伺服机构虚拟样机模型.由仿真计算获得了机构的动力学特性.数据分析表明机构的传动特性符合齿轮传动特性,运动特性满足平行四边形机构运动特性.伺服机构物理样机扫频试验获得的谐振频率与仿真数据较接近,由此验证了谐振频率仿真分析方法的正确性和可行性.