用于深空探测的400 MHz带宽Chirp变换谱分析仪的设计与实现

Chirp变换频谱仪（CTS）具有低功耗、高稳定性等优点，在深空探测领域中具有独特的优势。罗塞塔（Rosetta）彗星探测器搭载的180 MHz带宽Chirp变换频谱分析仪，是迄今为止唯一成功完成空间任务的后端外差式实时频谱分析仪。基于Chirp变换谱分析的原理，设计构建了数字展宽线技术与声表面波压缩线技术相结合的400 MHz带宽Chirp变换谱分析仪。完成了数字展宽线与模拟声表面波压缩线的优化匹配设计，使系统的分辨率达到了理论值100 kHz。进一步采用调频信号和多频率点信号对CTS系统进行了测试验证。      

基于deramp的星载聚束式SAR改进ECS算法

基于两步成像算法和ECS(Extended Chirp Scaling)成像算法,提出一种结合Deramp预处理的星载聚束式SAR(Synthetic Aperture Radar)改进的ECS成像算法.Deramp预处理是基于SPECAN算法的思想,将信号通过非空变的方位滤波器实现批压缩,该方法在保证成像分辨率的前提下,通过deramp处理消除了由采样率不足导致的方位频谱混叠特别是在星载SAR高分辨率聚束模式下.尽管ECS算法中的子孔径处理可以降低对系统脉冲重复频率的要求,但是脉冲重复频率依然受到单点多普勒带宽的限制.所介绍的方法可以进一步降低ECS算法中子孔径分割处理对脉冲重复频率的要求,使得ECS的算法的应用更为广泛.通过对点目标进行仿真和成像,成像指标评估验证了该算法的可行性.     

一种空间轴承的自适应共振解调故障诊断方法

针对传统共振解调故障诊断方法中需依赖主观经验和反复调试选取合适带通滤波器参数的问题,以及包络信号频谱中随机成分对分辨故障特征频率的干扰问题,提出一种空间精密轴承的自适应共振解调故障诊断方法.一方面,根据振动信号功率谱计算重心频率和频率标准差,进而以此确定带通滤波器的中心频率和带宽,实现自适应带通滤波;另一方面,通过频谱平均方法弱化包络信号频谱中的随机成分,使得故障特征谱线清晰度加强.模拟故障信号和实测振动信号的诊断结果表明该方法算法简单,效率高,对保持架磨损故障诊断效果良好,验证了其可行性和有效性.     

守恒律方程的导数人工压缩法

将高分辨率差分格式用于守恒律方程的导数方程,可以克服传统高分辨率格式在极值点精度退化的缺点,类似于Harten的人工压缩法,新方法称为导数人工压缩法.本方法既能提高间断的分辨率,又能提高极值点处的分辨率,是一种高分辨率低耗散低扩散格式.用单个守恒律方程带间断和多极值的初值问题和一维激波管问题进行了验证,比较了Harten-TVD,人工压缩,导数人工压缩方法的在间断和极值点的分辨率问题.     

半球谐振陀螺零偏温度漂移的自补偿

摘要： 针对半球谐振陀螺零偏受温度影响容易发生漂移的问题,提出一种基于陀螺自身谐振频率的自补偿方法.通过分析陀螺谐振频率与温度的关系特性说明陀螺谐振频率用作温度信息进行补偿的可行性,建立陀螺零偏的温度补偿模型及方案,采集陀螺驱动回路的谐振频率对零偏进行实时补偿.此方案中,陀螺谐振频率检测的分辨率为0.03 Hz,对应的温度分辨率为0.075 ℃,在-10 ℃～60 ℃温度范围内,陀螺的零偏漂移由补偿前的30（°）/h降低到2.8（°）/h.实验结果证明该方案的有效性.     

基于二维deramp处理的高分辨率 聚束SAR成像算法

有效解决回波信号的数据率是高分辨率聚束式星载SAR的难点之一.基于两步成 像算法和CS(Chirp Scaling)成像算法,提出了一种适用于高分辨率聚束式星载SAR的成像算 法——TDDCS(Two Dimension Deramp Chirp Scaling)成像算法.该算法从距离dechirp处理 后回波信号出发,首先利用二维deramp 处理来消除频谱混叠现象,这不仅能实现以对应条 带模式的脉冲重复频率来设计聚束SAR系统,也保证满足观测带宽度所需的回波窗长度,接 着利用CS处理和相位补偿实现精确的距离徙动校正,最后利用方位相匹配滤波 处理实现方位向压缩,得到最终的成像结果.基于等效斜视模型,给出了整个算法的详细推 导过程和实现流程,通过计算机仿真验证了本算法的有效性.      

DE-1卫星对千米波辐射和极光嘶声的部分观测结果及分析

对DE-1卫星等离子体波的部分观测数据进行了处理,本文主要给出关于千米波辐射及极光嘶声的观测结果及分析.仅就带宽而言,千米波辐射可以从50kHz到大于400kHz,但峰值强度处于200kHz左右.电场谱密度可达10-11V2ni-2Hz-1或更大.其频率范围和强度随着卫星的观测地点而变化,但具有一个共同特征,就是在其频率范围内强度通常存在多个峰值.峰值的相对强度在迅速变化,峰值所对应的频率也在移动.极光嘶声则有明显的上截止频率和下截止频率.上截止频率或者是等离子体频率,或者是电子迴旋频率,看哪一个更小而定.而下截止频率主要是由于传播效应造成的.      

FSA系列频谱分析仪简介

频谱分析仪是信号在频域分析中的重要工具。近年来,频谱分析仪发展很快,从早期的只能定性分析、手动操作发展到现在能精确地定量分析、自动测试。其功能也越来越多,日益完善,操作越来越方便。本文介绍的FSA频谱分析仪就是其中一例。FSA频谱分析仪采用了先进的技术方案,如前端电路中采用分离滤波器代替常用的固定衰减器,使灵敏度提高;用五级相同滤波器串联形式,实现准连续分辨带宽调节,提高了分辨力;对第一本振用多锁相环方案降低了相位噪声;电路中加进微处理器提高了仪器的智能化程度,从而使该仪器与同类频谱仪相比较,具有灵敏度高、相位噪声低、频率和幅度误差小、操作方便等优点。可供工程技术人员和生产频谱仪的厂家参考。     

CPT原子钟微波信号的设计和分析

根据被动型相干布居囚禁原子钟对微波信号的要求,利用小数分频锁相环技术实现了微波频率综合,并通过优化环路带宽得到最佳的输出相噪。测试结果表明:3 417 MHz微波输出在100 Hz处的相位噪声达到-80 dBc;中心频率±50 kHz范围内的杂散抑制达到54 dB,都接近于理论值。将产生的微波用于所研制的CPT原子钟,获得频率稳定度达到1 000 s内6×10-11-1/2,为目前国外商品钟水平。     

一种小体积低功耗微波倍频电路

针对微型相干布居囚禁（CPT）原子频标开展了小型、低功耗微波电路的研究,借助于ADS仿真,设计并实现了一种利用微带线传输微波,以阶跃恢复二极管作为非线性器件的小体积、低功耗微波倍频电路,电路面积为20mm×10mm、功耗小于10mW。测试结果表明：当输入功率为6dBm、频率为569.5MHz的信号时,获得了所需要的频率为3417MHz、功率为-9dBm的微波输出,满足CPT原子频标对微波信号的需求。     

DDS激励PLL的X波段频率合成器设计

提出了DDS激励PLL的X波段频率合成器的设计方案,给出了主要的硬件选择及具体电路设计,并且对该频率合成器的相位噪声以及捕获时间进行了深人分析。实验和测量结果表明,该频率合成器具有带宽宽、输出相位噪声低、频率分辨力高等优点。     

High resolution studies of intermediatedrift bursts

We report high resolution observations of the Intermediate Drift (IMD) bursts in decimetric band (ν = 950 – 2650 MHz). With a time resolution of 20 – 50 ms and a frequency resolution of 4 – 10 MHz, we are able to estimate the characteristics of IMD bursts such as the bandwidth and duration of the emission. Frequency drift rate and its dependence on the frequency are derived for individual IMD structures. All IMD bursts analyzed show negative drift rate. The values are of the order of −28 – −274 MHz s⁻¹. The drift rates normalized by the mean frequency are ranged between −0.20 s⁻¹ and −0.02 s⁻¹. Both the frequency drift rate and its frequency dependence provide important clues to the emission mechanisms of IMD. A comparison and a critique of the existing models based on the plasma and the maser emissions with modulation by Alfvén solitons as well as the whistler wave model are presented.     

螺杆空压机加卸载工况下节能运行分析

介绍了螺杆空压机的消耗功率,分析了空压机排气压力对其容积效率的影响,得到了空压机容积流量的计算方法,建立了螺杆空压机的运行能耗模型.在加卸载运行工况下,利用MATLAB对其运行过程、运行能耗进行仿真,通过仿真证明了存在最优的卸载压力线,使其运行能耗最小化.最后结合螺杆空压机加卸载运行频率和最优卸载压力线,给出了其在加卸载运行工况下最优控制方案.     

变采样率全数字相位载波解调技术

基于相位载波(PGC,Phase Generated Carrier)解调各环节的信号频率范围,提出变采样率解调方案,解决高采样频率下的实时全数字PGC解调问题.对干涉输出信号采用高采样率进行模数转换,提高解调带宽和动态范围.对混频相乘和低通滤波后的环节采用降低采样率处理,减少实时数字信号处理的运算量.设计变采样率全数字PGC解调系统,采用现场可编程门阵列(FPGA,Field Programmable Gate Arrays)并行实现混频相乘和低通滤波环节,采用数字信号处理器(DSP, Digital Signal Processor)实现后续解调环节,实现采样率高达1MHz的实时解调.实验结果表明频率为5kHz、幅度为1rad的被测信号可以被有效解调.      

工作频率选择对GNSS接收机通道跟踪环路的影响CSCD

GNSS接收机因须并行接收处理大量卫星信号,使用通道数量较多,功耗大是其主要难题,降低功耗的解决方法之一是让通道工作时钟采用较低的频率。通过分析工作时钟与所需处理的伪码频率的关系,本文给出了通道时钟频率对伪码相位分辨率和相位抖动幅度的影响。选取两种频率的工作时钟进行仿真实验,结果表明在相同仿真条件下,选用21MHz工作时钟与选用63MHz工作时钟相比,接收机的伪码测量精度、载波测量精度均下降1倍左右,但其引入的测量误差仍小于理论估算结果,选取较低的工作时钟频率是兼顾功耗与精度的折中方法,适合作为工程设计方案。     

Observation of fundamental magnetoplasma emissions excited in magnetosphere by modulated electron beams

There were several cases when modulated electron beam had been injected from APEX satellite into an otherwise unmodified ionospheric plasma. The beams were formed from 2 μs pulses repeated at a rate of 40kHz. Injections took place in the altitude range 400–1100km over Europe. The onboard receiver connected to the dipole antenna swept the frequency interval 1–10 MHz in 1 sec. Due to a relatively narrow receiver bandwidth (15 kHz), moderate frequency step (50 kHz), slow changes of f_n and f_c (local electron plasma and gyro frequencies) fine structure of excited emissions was detected. In many cases, a very prominent doublet could be convincingly identified as a (f_n,f_u=sqrt(f_n^*f_n+f_c^*f_c)) band, with f_n practically equal to the local plasma frequency in the unperturbed ionosphere. Determination of plasma frequency is of prime importance in analysis of complex structures composed from various harmonics f_n,f_c,f_u. Complexity is manifested as coalescing of various harmonics with maxima shifted from nominal frequencies or splitting them into components due to mixing of local and propagation effects. Despite the existence of strong emissions on frequencies characteristic for the unperturbed ionosphere, very strong broadcasting transmissions are frequently cut off, even when the beam is directed upward. Most typical spectra are discussed.     

基于衬底偏置的超低耗电流复用混频器

基于SMIC 0. 18μm 1P6M CMOS工艺,设计实现了一种工作在0.6V超低电源电压下的混频器.该混频器跨导级采用自偏置的互补跨导结构,并与开关级构成折叠结构,大大降低了电源电压;电路中所有的MOS管衬底均加有固定偏置电压,减小了MOS管的阈值电压,实现了超低电压超低功耗的设计;并采用电流复用技术,改善了电路的噪声性能,并提高了其转换增益和线性度.该混频器核心电路尺寸为460μm×400μm,当射频信号、本振信号和中频信号分别为1575MHz,1400MHz和175MHz时,仿真表明,该混频器转换增益(G_c)为6.1dB,双边带噪声系数为14dB,输入1dB压缩点为-16.67dBm,在0.6V的电源电压条件下,功耗仅为0.76mW,可用于航空航天领域的电子系统中.     

一种低压低功耗的环形压控振荡器设计

设计了一种低压低功耗的环形压控振荡器,它由电压电流转换(V to I)电路及5级延迟单元(delay cell)组成。单位延迟单元采用改进型差分结构,提高了上升及下降速度。同时总的延迟环路采用电容滤波技术,进一步改善了相位噪声性能。分析了环形VCO的相位噪声。电路采用SMIC13V33 1P6MLOGIC工艺,电源电压为1.2 V,仿真结果显示:VCO中心频率为350 MHz,调谐范围为(200~500)MHz,谐振在350 MHz时相位噪声位为-89.5 dBc/Hz@10 kHz,输出波形峰值为0.7 V,功耗为1.2 mW。该VCO可以应用于系统时钟锁相环中。