用于海洋磁测的芯片量子干涉磁力仪

随着海洋环境探测工作的发展,海域磁测对磁力仪在微小型化、高精度方面提出了新的需求.在介绍了几个常见的弱磁场测量仪器后,重点分析了一种基于双光场量子干涉效应的磁力仪.根据在磁场中光与原子相互作用的物理机制,阐析了利用量子干涉效应进行高精度磁场测量的基本原理.在此基础上,分析了在芯片上实现量子干涉磁力仪的可能性,详细讨论了芯片量子干涉磁力仪的一种设计方案,并给出了芯片量子干涉磁力仪的性能预期以及其在海洋磁测领域的应用前景.     

用于压电料位计的微弱信号检测电路设计

设计了一种用于压电料位计的微弱信号检测电路,从防积分饱和电荷放大、带通滤波、精密检波、两级比较和逻辑控制五个方面介绍了其工程实现。能够实现单极性电源供电处理交流信号,实时监测料位计输出电荷大小,并转换为开关信号输出;具备灵敏度调节功能,可以根据不同物料的阻尼特性,有针对性地设置动作阈值;能够根据用户需要设置输出电平极性,提高了料位计的灵活性和适应性。结合理论计算、仿真分析和试验测试,验证了设计的合理性和正确性。     

高稳定度低温蓝宝石微波频率源设计

利用蓝宝石晶体在低温下具有低损耗的特点,设计并研制了本征模式为WGH_12,0,0的蓝宝石微波腔。当温度稳定在6.4K时,其Q值能够达到4.0×10⁸。以此微波腔为基础,形成正反馈振荡回路,并根据POUND电路原理对环路中振荡信号的相位进行控制,提高整机稳定度指标。为满足频率互比测试的需求,采用共用一个低温装置的方案,构建了两台低温蓝宝石微波源,一路输出频率为9.204GHz,另一路输出频率为9.205GHz,两路信号混频,并用时间间隔计数器测量差频信号的频率。经计算,低温蓝宝石微波频率源的秒级频率稳定度达到了3.28×10^-15。     

量子阱激光器的Pspice电路温度模型

在考虑量子阱激光器的温度特性基础上,对激光器的速率方程进行了适用性修正,增加了与温度相关的势垒区的辐射复合电流I_br、非辐射复合电流I_bnr和有源区的非辐射复合电流I_wnr、俄歇复合电流Ia等项,并根据修正后的速率方程得出了量子阱激光器的大信号等效 Pspice电路温度模型和直流稳态工作时的等效Pspice电路温度模型,然后采用GaAS/AlGaAS 量子阱激光器,根据量子阱激光器直流稳态工作时的等效Pspice电路温度模型对量子阱激光器的输出光功率、驱动电流和结点温度之间特性进行了模拟,得出它们之间的关系曲线.     

新建正激变换器运行理论

用两种与传统不同的电路模型表征正激变换器.其一用LC串联谐振实现磁复位功能(这一模型中没有磁复位绕组,并确认开关管存在与其并联的电容).其二主要用磁复位绕组实现磁复位功能(这一模型中有磁复位绕组,但也确认开关管存在与其并联的电容).用相平面分析法分析这些模型,得到了正激变换器运行时电路和磁路特征参量的解析表达式.本文的分析和解析结果以及后续对这两种正激变换器的全面分析被称为"新建正激变换器运行理论".     

CCPT系统中基于副边阻抗调制技术的反向信号与能量叠加传输技术研究

为了解决金属环境条件下的无线供电和信号传输需求，提出了一种基于电容耦合方式的无线能量和信号并行传输方案。通过建立E类放大器的数学模型，分析电容耦合系统的传输特性和阻抗影响机理，设计了适用于E类放大器结构的调制与解调电路，并通过仿真验证了电路的可行性，为CCPT系统从能量传输到信号回传提供了系统性的理论指导。     

约瑟夫逊结的制作

一、前言 1962年约瑟夫逊从理论上预言,如果两块超导体之间由很薄的位垒层隔开,超导电子对可以隧道式地穿透位垒层,这时将出现一系列新的效应。这一预言很快就被实验所证实。这种新的效应被命名为约瑟夫逊效应。这种弱连接超导体就称为约瑟夫逊结。约瑟夫逊效应被发现以来,在短短的十几年中,这方面的理论和应用研究都进展得很快,已经形成了一门新兴的学科——超导电子学。约瑟夫逊结在许多方面得到广泛应用,例如,在电压基准、超导量子干涉器(SQUID)、高频电磁波探测、超导计算机等。在约瑟夫逊     

大磁矩磁力矩器驱动电路的一种设计方案

研究了一种1500～2000A·m^2的大磁矩磁力矩器的驱动电路设计方案．电路主要采用脉宽调制＋H桥驱动的形式,根据输入信号的不同,输出的激磁电流呈线性变化．针对大磁矩磁力矩器电气参数的特点,建立简化电气模型,确定电气参数值,并提出抑制剩磁矩的方法和使用中的注意事项．该电路功耗小,控制方式简单,通常与大磁矩磁力矩器一同用于大型航天器的姿态控制．     

(0.1～1.8)GHz SiGe HBT超宽带低噪声放大电路设计

本文选用SiGe材料低噪声放大芯片,设计了一款(0.1~1.8)GHz小型低功耗超宽带低噪声放大器（LNA）。该LNA采用两级放大结构,负反馈方式实现宽带匹配,级间和输出端匹配采用小阻值电阻提高电路稳定性,电路尺寸为35mm×15mm。测试结果表明：工作频率为(0.1~1.8)GHz,在室温条件下,增益为30dB,噪声系数<0.82dB,增益平坦度<0.5dB,输入输出回波损耗<-10dB,直流功耗为41.8mW;在-40℃低温条件下,增益为32dB,增益平坦度、输入输出回波损耗、直流功耗与室温下一致,噪声系数<0.69dB。设计过程与测试结果验证了本文中使用室温SiGe放大管的S参数计算-40℃温度下该芯片S参数方法的可行性。     

相关光子自校准光谱辐照度测量不确定度分析

基于自发参量下转换原理产生宽波段相关光子辐射定标光源,结合传统的光谱辐照度观测仪器,提出一种新型的相关光子自校准的光谱辐照度测量方案。介绍了光谱辐照度测量原理和系统组成,开展了“通道量子效率→光谱光子数率→光谱辐射功率响应度→光谱辐照度”量值传递路径研究,建立了自校准光谱辐照度测量仪的辐射测量模型,详细分析和评估了该仪器的光谱辐照度测量不确定度。将488 nm激光经积分球、平行光管准直后作为辐照度定标光源,开展了相关光子自校准光谱辐照度测量仪与参考辐照度计的比对实验,初步验证两种测量方法的一致性优于4.2%。     

锥形腔高能量激光能量计后向散射问题研究

高能量激光能量的准确计量对于相关研究至关重要。量热法是测量高能量激光能量的一种有效方法,其中涉及到的入射激光在能量计吸收腔内的后向散射总能量,是一个关键参量,它的准确测定与计量,将大大提高高能量激光能量计量的准确性。依据能量计内表面与入射激光相互作用的光学定律,详细推导了锥形吸收腔内入射激光光束能量的分布函数,并结合复化辛普森数值计算方法,分析和讨论了吸收腔结构一定时,环形和矩形两种不同光斑形状的高能量激光在锥形能量计吸收腔开口处的后向散射光功率密度分布和后向散射总功率以及它们对能量测量结果的影响。     

X频段微波中功率量热技术研究

量热计与微量热计作为微波功率测量标准的实现形式被广泛采用。量热计法对测量环境的温度,测量功率电平幅度的稳定度,测量时间,测量设备的时间稳定系数等因素均有非常高的要求。在微波小功率的测量中,以上条件比较容易满足。但在微波中功率量热计法的测量中,量热体温升明显,环境温度不宜稳定,放大器输出幅度抖动等种种因素都会影响到测量结果的准确度。通过针对中功率量热技术研究中遇到的常见问题进行解决,得到了比较理想的实验结果,并利用现有的中功率标准对所设计的量热体进行了直流/微波功率替代效率测量,具有一定的参考价值。     

伺服系统用反馈电位计故障分析及对策CSCD

电位计以其结构简单,性能稳定,能适应恶劣环境等特点,广泛应用于伺服系统中。然而在使用过程中时常出现输出信号异常或中断,使伺服系统性能下降或无法正常工作,严重影响伺服系统的使用。根据多年来伺服系统用反馈电位计的应用情况得知,引起电位计输出信号异常的故障原因主要有电刷断裂、铆钉松动、垫片断裂、引出线断裂、电刷与中心抽头银带接触以及电阻膜或导电条表面有异物或瑕疵点等。通过故障模式机理分析确定了故障的原因,给出了控制和消除故障的方法与建议,并应用于反馈电位计产品整个研制生产过程中,从而提高了伺服系统的可靠性和安全性。     

用锁相伺服和环形寄存器完全消除磁带记录器输出的码位抖动

磁带记录器分两磁道分别记录数码信号和驱动码的钟频(f_c),采用锁相伺服系统控制磁带速度。设在fr=f_c/N时,N为正整数,磁带读出的钟频经N次分频后能锁定于f_r。在这样的锁相(即不跳周)条件下,能运用附加的环行寄存器,共容量为N位,以磁带读出的钟速率把磁带读出的数码信号(二进制电平)按顺序存入环行寄存器。然后以频率稳定的钟从环形寄存器顺序取出数码信号。这样取出的数码就完全消除了磁带记录器由于机械运动引起的数码相位抖动,其输出信号形式和记录时的数码信号形式完全一样。这种在锁相条件下的环形寄存器可称为最小容量的缓冲寄存器。     

超导腔稳频红宝石激射器振荡器

本文介绍一种新型全致冷频率源——超导腔稳频激射器振荡器(SCSMD)的稳定度分析、性能及设计。文中还将介绍该振荡器的各个部件的实验研究结果。它将充分证明采用这一技术方案有可能使频率稳定度达到优于△f/f=10~(-17)的水平。以前设计超导腔稳频振荡器,采用低温下的铌腔与室温下的微波电子器件相结合的方案。但据报道这种方案所能达到的最佳频率稳定度仅为△f/f=3×10~(-16)。这主要是因电子系统与腔体互连的部分不稳定影响了长期性能。但全致冷的方案却不存在这一问题,因为热膨胀系数被冻结(freezing-out)以及完全没有热梯度。红宝石激射器在目前所有微波放大器中噪声温度最低(1.5k),看来它是用于全致冷振荡器的较理想的器件。它的有效输出功率(～10~(-7)W/cm~3在4.2k)足以用来进行时间长于一秒的测量。另外,它具有相当高的增益(Q_m=-100)使得仅需振荡器与稳定腔之间保持很弱的耦合即可。此外,它本身的功耗也很小,即使在低至1k时也能与腔体工作在同一温度环境条件下。但激射器的工作和调谐却需外加磁场,这就产生了一个很重要的技术问题,即需要对超导腔加以磁屏蔽,同时磁场的变化还将产生频率的牵引。为此,文中介绍了采用多腔方案来解决这一问题。该方案将红宝石部件与超导腔隔开一段距离。我们还将谈到具有较大频率牵引效应的低Q腔稳定的激射器振荡器的频率稳定度。最后,本文将介绍有关研制结构最坚固的超导腔的结果。兰宝石的热膨胀系数仅为铌的百分之一,其微波损耗在1.5k时,目前已达的最低值为7×10~(-10)。在兰宝石上镀超导体的谐振腔可达(按设计要求值)Q=10~8。     

基于通用测控信号的多频点同波束干涉测量

提出利用两个深空航天器的通用测控信号进行多频点同波束干涉测量,实现两航天器的高精度相对测量。对差分相位时延进行理论推导,提出了一种针对两航天器测控信号主载波存在频差情况下的差分时延观测量误差的模型修正方法,并对月球轨道上两航天器间同波束干涉测量地面跟踪测量条件进行了分析。仿真结果表明,利用两航天器的通用测控信号进行多频点同波束干涉测量,经误差模型修正后获取了误差小于皮秒量级的差分相位时延,能为深空航天器间相对导航定位提供高精度的观测量信息。     

忆阻器的电路实现及其混沌动力学研究

提出一种新的忆阻器电路实现方法。该方法从忆阻器的定义出发,构造出忆阻器内部的基本变量磁通,利用光控电阻实现了磁通量对光电池的隔离控制,最终实现了一个可以独立作为二端口器件工作于电路及仿真中的忆阻器电路。给出了其电路实验结果,并将符合该忆阻器特性的数学模型用于蔡氏电路中替代其中的非线性二极管,研究此状况下产生混沌现象的可行性,为HP忆阻器今后应用于混沌电路提供可行性依据.     

空间背景光星模拟器系统设计

为实现星敏感器光信号的高精度标定需求,提出了一种具有空间背景光的星敏感器地面标定系统,解决了空间背景光对星敏感器光信号定标精度的影响,提高了星敏感器的标定精度.对空间背景光对星敏感器标定精度的影响进行分析,给出了具有空间背景光的星模拟器实现方案,设计了能同时模拟空间背景光和星点位置信息的星模拟器光学系统.结果表明,该系统全视场相对畸变小于0.01%,MTF在80lp·mm-1处大于0.5,达到了高精度指标要求.设计了一套空间背景光系统,通过对电流和可变光阑的控制,实现了亮度26倍变化.提出了一种基于像差补偿的星点位置修正方法,并给出了修正模型.利用徕卡T6100经纬仪和照度计,分别对星模拟器所在的星点位置误差和空间背景光亮度进行测试.结果表明,空间背景光亮度可实现26倍调整,在最高能量和最低能量下星模拟器星点位置误差精度<10",满足星敏感器地面标定要求.      

原子磁强计原子气室无磁加热温控系统设计

介绍一种用于原子磁强计原子气室的无磁加热温控系统设计。针对温控系统加热电流产生的磁场干扰,设计了双层加热丝加热膜结构的加热器件,该加热器件利用同层平行反向电流和层间平行反向电流产生的磁场相互抵消以减小加热电流磁场噪声;设计了滑动平均滤波器对采集的温度信号实施滤波以减小随机噪声的干扰;结合设计的高频加热信号的产生电路、幅度控制电路和功率放大电路开展了实验测试。测试结果表明,研制的双层加热丝加热膜结构加热器件相比单层加热丝加热膜结构加热器件的电流磁场噪声抑制能力提高了约16倍,实现的无磁加热温控系统的温控能力达到1. 2‰。     

原子磁强计原子气室无磁加热温控系统设计

介绍一种用于原子磁强计原子气室的无磁加热温控系统设计。针对温控系统加热电流产生的磁场干扰,设计了双层加热丝加热膜结构的加热器件,该加热器件利用同层平行反向电流和层间平行反向电流产生的磁场相互抵消以减小加热电流磁场噪声;设计了滑动平均滤波器对采集的温度信号实施滤波以减小随机噪声的干扰;结合设计的高频加热信号的产生电路、幅度控制电路和功率放大电路开展了实验测试。测试结果表明,研制的双层加热丝加热膜结构加热器件相比单层加热丝加热膜结构加热器件的电流磁场噪声抑制能力提高了约16倍,实现的无磁加热温控系统的温控能力达到1.2‰。