微磁强计弱磁处理芯片设计与实现

为适应微纳卫星平台的应用需求、实现磁强计的微型化,针对巨磁阻抗(GMI)效应微磁强计的研制需求设计并研制了弱磁信号处理芯片.在分析GMI微磁强计构造的基础上,针对单机(微)小型化提出了弱磁信号处理电路芯片化的方案;结合空间应用特点,设计并实现了基于SOI CMOS工艺的弱磁信号处理芯片.实测结果表明:基于所研制的弱磁信号处理芯片不仅实现了磁强计的微型化、集成化,而且具有良好的弱磁测量性能.     

Low-voltage CMOS Folded-cascode Mixer

The folded-cascode structure is used to realize the low-voltage low-power consumption mixer, whose performance parameters have big influence on the navigation radio receiver's performance. Adopting the folded-cascode structure, the folded-cascode mixer (FCM) has a lower power supply voltage of 1.2 V and realizes the design trade-offs among the high transconductance, high linearity and low noise. The difficulties of realizing the trade-offs between the linearity and noise performance, the linearity and conversion gain, the conversion gain and noise performance are reduced. Fabricated in an radio frequency (RF) 0.18 μm CMOS process, the FCM has an active area of about 200 μm ×150 μm and consumes approximate 3.9 mW. The test results show that the FCM features a conversion gain (Gc) of some 14.5 dB, an input 1 dB compression point (Pin-1dB) of almost -13 dBm and a dual sideband (DSB) noise figure of around 12 dB. The FCM can be applied to the navigation radio receivers and electronic systems for aviation and aerospace or other related fields.     

CubeSail: A low cost CubeSat based solar sail demonstration mission

CubeSail is a nano-solar sail mission based on the 3U CubeSat standard, which is currently being designed and built at the Surrey Space Centre, University of Surrey. CubeSail will have a total mass of around 3 kg and will deploy a 5 × 5 m sail in low Earth orbit. The primary aim of the mission is to demonstrate the concept of solar sailing and end-of-life de-orbiting using the sail membrane as a drag-sail. The spacecraft will have a compact 3-axis stabilised attitude control system, which uses three magnetic torquers aligned with the spacecraft principle axis as well as a novel two-dimensional translation stage separating the spacecraft bus from the sail. CubeSail’s deployment mechanism consists of four novel booms and four-quadrant sail membranes. The proposed booms are made from tape-spring blades and will deploy the sail membrane from a 2U CubeSat standard structure. This paper presents a systems level overview of the CubeSat mission, focusing on the mission orbit and de-orbiting, in addition to the deployment, attitude control and the satellite bus.     

"嫦娥二号"卫星CMOS相机技术及应用

"嫦娥二号"卫星上装载了1台降落相机和3台监视相机,相机采用CMOS成像技术,突破了轻小型低功耗高度集成化相机设计技术、自动曝光技术、高速彩色图像静态压缩技术以及开窗和亚采样技术,对月面、卫星太阳翼展开、490N发动机工作以及定向天线展开等卫星关键动作进行了成功拍摄,是中国CMOS成像技术在深空探测领域的首次成功应用,...     

低压CMOS折叠共源共栅混频器的设计

基于SMIC 0.18μmCMOS工艺,采用一种折叠共源共栅结构,设计实现了一种低压CMOS折叠共源共栅混频器,解决了传统Gilbert混频器中跨导级与开关级堆叠带来的高电源电压问题,以及在跨导级的高跨导、高线性与开关级的低噪声间进行折衷设计的难题.该混频器核心电路尺寸为165μm×75μm,当射频信号、本振信号和中频信号分别为1575.42MHz、1570MHz和5.42MHz时,仿真表明:该混频器转换增益( G_C )为15dB,双边带噪声系数为12.5dB,输入三阶截断点为-0.4dBm,在1.2V的电源电压条件下,功耗为3.8mW,可用于航空航天领域的电子系统中.      

基于CMOS APS的星敏感器光学系统参数确定

基于CMOS APS图象传感器的星敏感器是适应航天技术的发展而产生的新一代姿态敏感器。确定光斑形状和大小、光学系统有效通光孔径、视场和焦距等参数是进行星敏感器光学设计的前提。本文基于选定的CMOS APS图象传感器分别对这些参数进行了分析和计算。确定光斑形状和大小的依据是，减小由于探测器像元对光斑能量分布的采样导致点扩散函数变形，从而引起的利用亚像元技术求星像中心的计算误差。光学系统的有效通光孔径与星敏感器所能探测到的极限星等有关，通过从目标辐射特性直到探测器响应的能量计算可以确定孔径的大小。确定视场和焦距首先要满足星敏感器实现全天自主星图识别所需的导航星捕获概率，其次要考虑与之相关的误差。     

一种高电流匹配精度电荷泵电路设计

文章提出了一种基于TSMC 0.35μm CMOS工艺的高电流匹配精度电荷泵电路。该电路采用了对称结构充放电流镜,自偏置高摆幅共源共栅镜像电流源和电流开关加速电路,提高了高速工作时电路的稳定性,消除了电压跳变现象,解决了充放电流不匹配的问题,且输出摆幅较大。仿真结果表明,该电路可很好的工作于高精度锁相环电路中。     

小卫星“微型核”CMOS功率放大器设计

在以往的小卫星设计中,构成卫星的最基本单元大都是由分立的元器件组成。本文采用SMIC 0．18μm Si CMOS工艺,设计了一种用于星载信息电子系统的高效率功率放大器,在3．3V电源电压下,输入功率为0dBm时,输出功率为21．4dBm,附加功率效率为60％,输入端反射系数S11=-35dB,可满足星载信息电子系统要求。     

大视场紧凑型仿生复眼成像系统研究

针对视觉导航系统对小型化、超分辨成像和近程立体视觉的需求,研究了一种基于微端面光纤面板的大视场紧凑型仿生复眼成像系统。利用视轴发散的微小型透镜组进行大视场成像,并以切削斜端面的光纤面板进行图像传输,将大面阵(5120×5120像素)CMOS相机与光纤面板后端面直接耦合实现图像输出,可实现9个视场部分重叠子孔径图像同步实时输出和采集。在实时化拼接处理中,利用CUDA并行加速方法进行图像拼接,单帧的拼接耗时小于30ms。视场部分重叠复眼成像模式还可配置偏振片或滤光片构成全偏振或多光谱成像,在天空偏振光导航、无人机紧急避障、弹载侦察、近程引信以及水下无人潜航器导航等领域具有广泛的应用前景。     

CMOS图像传感器插补环节引入噪声及对噪声传播的影响

研究了CMOS图像传感器图像插补引入色差噪声及对噪声传播产生的影响,建立了问题分析模型,得到规律性的结论：插补本身引入色差噪声,在图像边缘处产生伪彩色及拉链效应,不同插补方法引入不同结构的噪声;插补将各彩色通道不相关噪声变为相关噪声;当输入噪声水平较低时插补产生的伪彩色占主导地位,但噪声变大时,噪声传播将占主导地位。本文结论对CMOS图像传感器设计具有指导意义。