一种小型高功率密度伺服驱动模块设计

针对新一代工业数控系统对交流伺服驱动控制系统提出的小型化、高功率密度的迫切需求,提出一种新型功率伺服驱动模块。该模块集栅极驱动、功率变换、信号传感、电路保护等多功能于一体。重点研究了功率开关器件MOSFET的驱动电路和过压、过流及过温保护电路,详细说明了各保护电路结构及参数的优化计算方法。试验结果表明:该伺服驱动模块具有体积小、驱动能力强、功率密度高、功耗低和可靠性高等优点。     

面向功放-整流一体化设计的逆F类功率放大器

针对微波无线功率传输对于高功率处理能力的高效整流器需求,提出一种基于高效率功率放大器的功放-整流一体化设计思路。文章首先使用型号为CG2H40010F的氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT),通过谐波控制、负载牵引等方法,设计出一款工作在2.45GHz逆F类高效率功率放大器。在高效率功率放大器的基础上基于时间反转对偶理论,通过改变逆F类功率放大器电流方向,同时结合耦合器和移相器实现了高功率容量整流电路的设计。仿真结果表明,在245GHz工作频率下,功率放大器的输入功率为28dBm时,功率附加效率达到76%,输出功率40dBm;整流电路的输入功率为41dBm时,RF-DC转换效率可达到79%,整流最佳效率大于80%,显示了整流器的高功率处理能力。引入了两个单刀双掷开关实现功率放大器和整流器的功能切换,文章对核心电路功率放大器进行了实物测试,测试结果与仿真重合较好,验证了功放-整流一体化设计的可行性。     

星用微波集成电路TaN薄膜电阻的功率耐受值研究

氮化钽(tantalum nitride, TaN)薄膜电阻电路是星载放大器、功分器等典型产品中必不可少的组成部分。在较大功率信号施加的条件下,TaN埋嵌电阻部位热效应较强,出现电路失效或烧毁的可能性也较其他部位大。星载微波单机应用环境条件恶劣,对于薄膜电阻的应用可靠性要求极高,常规侧重高温工况,热处理等条件下的氮化钽电阻功率耐受性研究无法得到实际星载应用工况中氮化钽电阻的功率特性,势必需要通过模拟实际应用工况和边界条件,通过设计制作氧化铝基板上不同尺寸TaN薄膜电阻样件,测量在施加不同电流的工况下电阻表面和电阻电极的温度,并根据电阻表面最大允许温升对应的电流,计算出可耐受的最大功率,完成了TaN薄膜电阻的功率耐受性研究。研究结果表明,在基板厚度一定时,随着电阻面积增大,薄膜电阻耐受功率呈增大趋势;较大尺寸薄膜电阻的功率耐受随着基板厚度的增加而降低。此研究结果对后续优化星用微波电路设计,提高宇航微波产品应用可靠性,减少不必要的设计冗余,有重要意义。     

基于矩独立重要度的电路系统容错设计方法

电路系统在运行过程中不可避免会发生失效,而容错设计可以有效降低失效风险。传统的电路系统容错方法主要是根据设计人员经验认知对电路系统进行分析改进,但是通常难以准确确定对系统性能影响显著的重要元器件。因此,提出了一种基于重要度分析的电路系统容错设计方法。首先,提出了电路系统矩独立重要度定义与计算方法,以对电路系统中各元器件的矩独立重要度进行计算和排序;然后,给出了冗余系数与冗余次数的定量关系,并提出重要度-冗余系数的映射准则,以此为基础即可实现电路系统的最佳容错设计;最后,以某空间电源稳压器电路为案例,验证了所提方法的有效性。所提基于矩独立重要度的电路系统容错设计方法对改进电路系统容错能力、提高电路系统可靠性有重要意义。      

阵列宽带集成光电收发模块

文章提出一种应用于光载无线通信系统的阵列集成宽带收发模块,具有宽频带、高线性度、低损耗等优良性能。重点介绍了光收发模块的整体结构设计,包括高频管壳结构设计、微波电路设计、光学结构设计等。基于三维微波电路结构,实现了四通道阵列收发模块的混合集成研制,其级联-3dB带宽均达到18GHz以上,在DC-18GHz带宽内反射损耗均在-10dB以下,输入1dB压缩点达19dBm,无杂散动态范围为110dB·Hz2/3。     

周期激励Ueda电路中Hopf分岔与混沌的参数区域

周期激励Ｕｅｄａ电路是一种具有奇异混沌行为的强非线性电路。本文基于Ｈｏｐｆ分岔条件给出了一个确定混沌参数区域的方法。首先使用谐波平衡法获得基谐波幅度随时间变化的方程;然后由该方程平衡点的稳定性得出平衡点的Ｈｏｐｆ分岔出现条件;最后通过数值方法,计算出在Ｈｏｐｆ分岔曲线周围系统的Ｌａｙａｐｕｎｏｖ分量,确定Ｕｅｄａ电路出现奇异混沌吸引子的参数区域。结果表明,Ｕｅｄａ电路的Ｈｏｐｆ分岔曲线附近确实存在着奇异混沌吸收子,这为预测Ｕｅｄａ电路奇异混沌吸收子的出现提供了一种有效的方法。文末还讨论了混沌与Ｈｏｐｆ分岔之间的关系。     

铆钉数量及间距对自冲铆接头性能的影响

为研究铆钉数量及铆钉间距对自冲铆接头性能的影响,首先采用数值模拟和试验的方式优化了铆接参数,制备了三组不同形式接头;基于拉伸-剪切实验研究了各组接头的静力学性能及其失效形式;并运用MATLAB 2014b用户自定义开发平台精确计算出各组接头的能量吸收值。结果表明:数值模拟结果与实验具有良好的一致性;单铆钉接头失效形式为铆钉从下板完全拉出,双铆钉接头失效形式为板材断裂失效;双铆钉接头性能明显优于单铆钉接头,而铆钉间距对接头静失效载荷和能量吸收性能的影响较小。     

步进电机多级可变微步距驱动技术

步进电机存在着步距不可能太小,响应频率不太高等特点,从而导致脉冲当量与进给速度之间的矛盾。倘若既要提高数控精度(小的脉冲当量)又不降低进给速度,应用传统的步进电机驱动技术是无法实现的。单片机控制步进电机多级可变微步距驱动系统中的功率管工作于放大状态而不是开关状态,通过数模转换把单片机的数字输出量转换成相应的相电流来实现0～512以上的连续细分,从而实现步距角的细分,如此可缩短传动链,使步进电机直接带动进给丝杠实现微步距或大步距快速空程驱动。不仅如此,此项技术还可使多台步进电机按不同速率和步距同步运行,实现多维增量运动的平滑运行。这样,不仅弥补了上述步进电机的弱点,而且在性能和价格两项指标上均远远优于伺服电机数控系统。