导航计算机SiP电路设计

导航计算机作为导航系统的核心设备之一,面临的小型化、轻量化需求日益迫切。作为一种高密度封装手段,系统级封装(System in Package, SiP)可以将多种功能压缩进更小的外形尺寸,在实际应用中具有较大的优势,代表着小型化的发展趋势。针对机载设备、智能装备等应用系统对导航计算机小型化、轻量化的需求,设计了一种基于先进封装技术的导航计算机SiP电路。通过集成电路研制典型路线与SiP产品研制工艺相结合的技术路线,采用全国产化的电路,较好地解决了工艺兼容、信号混合、芯片体积、开发成本等问题,体积仅为36mm×36mm×6.5mm,整体模块质量约20g。在导航计算机体积、质量和性能要求较高的领域,采用通用导航计算机SiP电路替代传统板级电路,可以提高产品性能的同时减小体积和质量。     

基于SiP的低成本微小型GNC系统技术

随着微机电系统(MEMS)技术及微惯性器件的发展,大量小型化、低成本、高性能的导航、制导与控制(GNC)产品正越来越多地应用于小型无人飞行器、地面无人系统以及精确制导弹药等领域.针对各类应用需求,基于MEMS惯性测量单元(IMU)、GNSS接收模块、全捷联红外/可见光/激光多模智能导引头、信息处理器(DSP)与数据链通信模块,采用SiP技术研制出GNC芯片.基于GNC芯片构建一体化微小型GNC系统,突破了基于SiP一体化微小型GNC系统集成、全捷联红外/可见光/激光多模智能感知、嵌入式深组合导航、全捷联多模智能导引头/导航/制导与控制一体化设计等关键技术,并对其性能进行了评估.微小型GNC系统技术为低成本小型无人系统和精确制导弹药的发展夯实技术基础.     

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.     

用于定位导航授时微终端的SoC系统设计

为了解决遮挡情况下的实时定位问题,美国提出了Micro-PNT方案,我国也提出了定位导航授时微终端(Micro Positioning Navigation and Timing Terminal,MPNTT)方案。定位导航授时微终端集成了卫星导航系统、微惯性测量单元、微型原子钟及处理器系统,可为终端用户提供精确可用、完好及时、连续安全的定位导航服务。介绍了一种用于定位导航授时微终端的SoC系统设计,其包括了基于SoC FPGA的硬件设计和基于GNSS/MIMU的组合导航滤波算法。SoC系统集成了FLASH、SSRAM等存储芯片,通过RS422、RS232、CAN等通信接口接收GNSS、MIMU及外源传感器信息,并在ARM核中完成组合导航算法,以得到导航结果。SoC芯片单片实现了ARM与FPGA的功能,系统集成面积满足小型化需求,为后续移植为ASIC芯片提供了基础。对组合导航滤波算法进行嵌入式软件移植并测试,结果表明：SoC系统单次惯导解算时间为7ms,实测与仿真输出的导航位置差距在0.05m以内,俯仰角差和横滚角差在0.005°以内,航向角差在0.05°以内。本文设计的SoC系统高精度、集成化、可扩展,满足了微终端的要求。     

宽带大功率超短波射频通道测试系统设计

文章根据机载超短波射频通道的性能检测需求,设计了一个射频通道测试系统,可通过无线方式来实现对射频功率等参数的检测。首先,设计了小型化宽带检测天线,利用有限元法计算出其输入阻抗后,利用"化场为路"的方法,并结合微波网络理论、电路理论计算了其传输特性;然后,采用全波分析和微波理论相结合的混合法计算了空间衰减;最后,将空间衰减和检测天线传输特性相结合,分析了射频通道的功率传输特性。在没有对实验系统进行校准的情况下,实测结果与理论结果依然达到了较高的吻合度,表明使用该测试系统可以在宽频带、大功率情况下方便、可靠地实现对射频通道的性能检测。     

微型定位导航授时系统集成设计

针对定位导航与授时系统的微小型化、一体化应用需求,提出了一种微型定位导航授时(Micro-PNT)系统集成方案,该方案是微小飞行器在GNSS拒止条件下可靠工作的有效解决手段。系统基于电路刚挠一体化工艺和器件空间布局优化技术,集成了MEMS惯性仪表、芯片级原子钟、处理器、电源芯片等功能器件,实现了系统的微型化、一体化。文中阐述了系统的集成架构和软件工作流程。通过系统样机的研制,验证了集成方案的可行性。通过分析系统样机的集成特点,指出其微型化存在的问题。最后,结合关键器件和三维微系统集成技术发展,给出了Micro-PNT微系统集成架构。     

捷联惯性导航计算机小型化设计

为满足捷联惯性导航计算机的小型化和实时性要求,本文设计了一种使用基于SoC技术设计的A2F500芯片为硬件平台的实现方案。新型的导航计算机与传统的以DSP+FPGA为架构的导航计算机相比,有效地减小了体积,降低了功耗和成本,提高了系统的可靠性,达到了预期的目标,对导航计算机的进一步小型化具有重要意义。     

航天用微流式细胞术研究进展

微流控芯片天然具有小型化、微重力适用等优点,基于该技术的微流式细胞仪能够有效满足航天应用需求,实现仪器的小型化、自动化、微重力适用等功能.综述了微流式细胞仪各功能模块的研究进展;梳理了微流式细胞仪在航天领域的应用;介绍了一款航天用微流式细胞仪,着重阐述了各功能模块的创新设计与工作性能.     

基于FPGA的惯性平台数字稳定回路设计实现

为了适应平台系统一体化、小型化设计要求,本文提出了以FPGA为核心的数字化平台稳定回路实现方案.在该方案中,对稳定回路的主要组成部分如滤波器、校正网络、PWM模块进行了数字化设计,并给出了相应的FPGA实现方案.FPGA将数字电路的设计软件化,同时具备硬件电路的高可靠性和软件算法的灵活性.实验结果表明,该电路可以达到较...     

一种多系统兼容卫星导航抗窄带干扰专用芯片设计

卫星导航信号由于其自身特点,经过长距离传输到达地面信号功率十分微弱,所以很容易受到外来同频窄带信号干扰。主要介绍了一种满足北斗、GPS多系统兼容的卫星导航抗窄带专用芯片的设计方案。其采用模数转换、抗干扰处理集成单颗芯片设计架构,可直接替换原有卫星导航终端的A/D芯片,实现抗窄带干扰功能;并着重对抗干扰算法的多系统兼容设计、低功耗干扰检测技术进行了介绍;经流片测试,该芯片抗北斗B1、B3频点和GPS L1频点窄带干扰干信比大于60d B,北斗S频点抗窄带干扰干信比大于55d B,双路同时工作最大功耗小于260m W,可有效满足手持、车载、弹载等小型低功耗卫星导航终端的应用需求。     

微小型无人机飞控导航微系统设计与实现

随着技术的发展,微小型无人机智能化水平逐步提高,这对机载设备的小型化、轻量化提出了更高的要求。提出了一种基于系统级封装(System in Package, SiP)与封装体叠层(Package on Package, PoP)技术的微小型无人机飞控导航微系统设计方法,通过以晶圆级处理、芯片堆叠、倒装焊等为核心技术的SiP集成方式以及以穿塑孔(Through Molding Via, TMV)方式为核心的PoP集成方式,将飞行控制器中的核心硬件部分缩小为原尺寸的20%,大幅减小了系统的尺寸、质量与集成复杂度。产品实现与飞行试验表明,该微系统不仅可以满足微小型无人机飞行控制的需求,还能够降低硬件系统的设计难度,提高飞行控制器的可靠性与无人机的安全性。     

小型化1553B通信协议芯片Mini—ACE的开发和应用

为满足MBI模块小型化、轻型化、低功耗、高可靠性和灵活性的要求,设计一块采用TI公司小型DSP处理器SM320F2812作为处理器、DDC公司小型化BU61865芯片作为协议芯片,采用FP—GA实现主要逻辑的双路、双余度、双通道MBI。该MBI能极大地减小总线负载,提高总线传输效率.Mini—ACE使得MBI具有总线控制器、远程终端、总线监控器、组合远程终端和选择消息监控等功能。通过在系统单位的综合与联试,该MBI模块能够满足系统的快速、灵活等要求．     

UWB与GNSS结合的室内外一体化定位系统设计

针对电力北斗安全应用、自动驾驶导航等应用场景对室内外一体化无缝定位的迫切需求,设计了一种将UWB与GNSS结合的一体化无缝定位系统.通过将UWB标签与小型化GNSS模块集成到手持智能设备上形成一体化定位终端,服务器软件对卫导结果与超宽带定位结果进行融合,输出连续定位结果.实验结果表明,该系统可以实现人员的室内外一体化无...     

基于双ARM系统的MIMU航姿测量系统的 研究及实现

针对小型无人机武器平台对航姿系统小型化、低成本、集成化的设计要求,提出了一种基于双ARM系统的MIMU航姿测量系统,实现了单板集成所有惯性测量、初始对准、惯性导航、组合导航,以及航姿测量等功能.通过车载导航试验及飞行试验考核,该系统可以满足用户应用需求.     

星座自主导航可视化仿真与分析系统的研制

近年来,星座自主导航技术在卫星自主导航领域越来越引起人们的关注。为更好地研究星座自主导航方法,本文从数据分析、视景仿真和导航解算三个方面论述了星座自主导航视景仿真系统的实现过程。该仿真系统采用ADO技术、OpenGL技术和MATCOM软件来分别实现数据分析模块、视景仿真模块和星座自主导航解算。实验结果表明,软件最终达到了集数据分析、视景仿真和导航解算于一体的仿真效果。     

北斗多模多频导航SoC芯片技术研究

介绍了一款北斗多模多频导航SoC芯片—"OTrack-128",该芯片实现了多模多频兼容导航定位,采用完全国产化的卫星导航核心芯片,在定位精度、动态性能等关键指标上达到了国际先进水平,最后给出了基于该芯片的各类主要应用技术指标。     

一种超宽带雷达信号模拟器的设计

为满足雷达装备不断增长的保障需求,研制了一套便携式雷达装备检测系统,该检测系统的核心组成部分是超宽带雷达信号模拟器。模拟器采用低频段基带信号与高频段本振信号2次混频来模拟产生0.05~16 GHz范围内多种体制的雷达信号,最后完成了电路实现,经过信号测试各项指标均达到设计要求。     

北斗多模多频导航SoC芯片技术研究

介绍了一款北斗多模多频导航SoC芯片—“OTrack-128”,该芯片实现了多模多频兼容导航定位,采用完全国产化的卫星导航核心芯片,在定位精度、动态性能等关键指标上达到了国际先进水平,最后给出了基于该芯片的各类主要应用技术指标。     

预置金锡薄膜技术在功率微系统封装中的应用

作为未来装备供配电系统集成化、小型化的关键,功率微系统重点需要解决功率芯片的大电流、高散热组装封装难题。研究了预置金锡薄膜在功率微系统封装中的应用,首先在氮化铝高温共烧多层陶瓷(AlN-HTCC)基板表面预置金锡薄膜作为芯片高精度集成焊接区,接着采用真空共晶焊工艺将功率芯片焊接到基板表面实现高导热可靠散热,最后通过焊接金属盖帽实现气密封口。该封装技术具有导热好、可靠性高、贴片精度高、体积小、质量小的优点,在功率、光电、微波等微系统领域具有良好的应用前景。     

高密度封装测试探针台在微波多芯片模块修理中的应用

针对在高密度封装的微波模块中MMIC芯片性能测试不精确导致故障定位不准确的修理需求,借助探针台开展了GaAs驱动放大芯片、GaAs低噪声放大芯片的在片测试研究,掌握了MMIC芯片在片测试的方法,通过测试结果与本身芯片资料的对比,可直观反应芯片本身性能是否下降或损坏。该方法可以精确地对高集成化、小型化微波模块中的微波MMIC芯片进行性能测试并判定故障。相关研究成果已应用于X波段T/R组件的修理。