可重构通道选择型功率放大器设计

为满足现代无线通信系统小型化、集成化、低成本和高性能的需求,提出了一种新型的可重构功率放大器结构。该结构设计的输入匹配网络,能够实现1~3 GHz频段内的良好匹配;输出匹配网络将可重构技术和滤波匹配技术相结合,通过分布式PIN开关连接不同的滤波匹配电路,实现信号在多通道内高效的放大特性和工作频带的高选择性输出。采用CGH40010F GaN晶体管设计并加工了一款工作在1.5、1.8、2.4、2.6 GHz的功率放大器,其带宽约为200 MHz,通带外信号衰减可达-30 dB。通过测试,该功率放大器的饱和输出功率为40 dBm,增益维持在10 dB左右,最大功率附加效率(power added efficiency, PAE)可达到63%,实测结果与仿真结果具有较好的一致性。本文结构降低了电路复杂度和设计难度,具有高效率、高选择性等优势,为设计宽频带多功能可重构功率放大器提供了一种可行的方案。

军用设备及分系统CE102检测整改技术研究

随着开关电源在军用设备及分系统中的广泛应用,开关电源的工作特点导致设备电磁兼容性受到严重影响,依据GJB151B-2013进行CE102检测时,频繁出现超标情况,严重影响装备质量。文章从开关电源工作原理、CE102检测原理出发,对CE102检测超标情况开展整改技术研究,提出了一种整改器件参数的计算方法,实现故障快速定位,为优化军用设备及分系统质量提供数据支撑。经过实际案例整改验证,整改措施及器件参数计算方法有效,对其他同类型装备的设计和整改提供参考。

高超声速滑翔飞行器多模型鲁棒跟踪方法

针对高超声速滑翔飞行器(HGV)具有机动能力强、机动样式多变、机动时机不确定等特点,提出了一种基于有向图变结构多模型的鲁棒跟踪(CHF-DSVSMM)方法。考虑到高超声速滑翔飞行器的跳跃滑翔运动特性,建立了包括自适应非零均值衰减震荡(ANMDO)模型、“当前”统计模型(CSM)等机动模型的模型集。针对固定结构多模型算法存在模型相互竞争、运算时间长的缺点,设计了基于有向图结构的切换准则自适应地改变模型集构成,提高模型匹配性。对于地基雷达探测中存在闪烁噪声的问题,采用容积Huber-based滤波方法进行状态估计。仿真结果表明,所提算法与现有方法相比具有更高的跟踪精度,并对闪烁噪声具有良好的鲁棒性。

基于电磁干扰对消EMI有源滤波模块设计

针对火控设备因开关电源电磁干扰所引起的辐射超标问题,基于差模与共模结合的混合抑制原理,运用电磁干扰对消技术,制作一款小型化的有源滤波模块。该模块尺寸为25.4 mm×25.4 mm×6.0 mm,满足低剖面及便于电路板集成的需求。经实测,其能够抑制10 kHz~10 MHz频段内电源干扰,满足GJB 151B相关电磁兼容要求。通过实测比较发现,与无源滤波相比,其具有体积小、成本低、滤波性能稳定等优点。

基于开关卡尔曼滤波的叶轮故障振动信号特征提取

为了提高滤波器下故障信号时域波形有效信息的提取能力,设计一种开关卡尔曼滤波算法应用到叶轮故障振动信号特征提取领域。预测出所有时间点监测数据最可能呈现出的状态,将噪声除去且有效辨别各冲击成分,进一步加强信号的信噪比。仿真信号结果表明,滤波后信噪比接近于噪声添加后的信噪比,脉冲辨别成效显著。试验验证结果表明,测量得到信号中有着显著的噪声,各个时刻评判出的信号成分都与现实情况相符。该研究可以拓宽到其他的机械传动领域,且具有很好的市场应用价值。

基于扰动观测器的主动悬架切换控制算法研究

悬架控制需要实现乘坐舒适性和操纵稳定性之间的良好折中,此外还需要考虑系统的不确定性,是一项复杂的任务。本文以兼顾悬架的动力学性能指标、算法鲁棒性与成本因素为出发点,提出了一种基于扰动观测器的次优-非奇异终端滑模切换控制算法(DOB-SNTSM)。首先,以簧载质量加速度信息为输入,通过卡尔曼滤波器设计,实现了悬架动挠度和簧载质量速度的有效估计。然后,针对悬架系统中的不确定项估计,设计了一种扰动观测器,并将扰动估计值作为前馈补偿。接下来,以滑模面函数为依据,提出了一种次优-非奇异终端滑模切换控制算法,并与扰动观测器的前馈补偿相结合,共同构成一种新的主动悬架控制策略。最后,分别进行了凸包路面和平稳随机路面下的仿真和台架试验验证,结果表明,扰动观测器的引入能显著提升悬架的乘坐舒适性指标,相比经典的天棚控制、理想状态LQR方法、不带有扰动观测器的SNTSM算法,新算法不仅很好地实现各项悬架性能指标的均衡,而且能够仅利用簧载质量加速度信息就可以达到接近理想状态LQR的控制效果,同时,控制器切换方案可以显著提升算法鲁棒性。

一种新型电流源型APF及其控制

电压源型有源电力滤波器(APF)常采用三相全桥结构,这种结构存在开关损耗大,至少需要3个功率电感,系统体积大等不足。此处提出了一种新型电流源型APF结构,该结构在一个PWM周期之内只使用3个高频开关和一个主电感。相较于传统电压源型APF,所提结构在提升效率和降低成本等方面更有优势。根据不同的电压及电流状态,此处对系统的开关模式进行了讨论,并对其中典型模式的换流状态进行了分析,在此基础上说明了系统的调制及控制策略,对有源滤波时的电感电流给定和前馈占空比等情况进行了分析,并进一步讨论了系统的硬件设计。最后通过仿真和实验对所提结构的有效性进行验证。

直流电子式电压互感器阶跃响应特性现场试验方法及装置

直流电压互感器的暂态阶跃特性对直流系统控保装置至关重要,首先研究了影响直流电子式电压互感器暂态传变特性的因素,分析了阶跃响应技术参数及其试验装置性能指标要求。基于此,提出一种直流电压互感器阶跃响应特性现场试验方法,研制出基于固态开关的阶跃电压源及试验装置,实现了陡上升、长脉宽方波电压输出和暂态信号的同步测量。试验结果表明,提出的直流电子式电压互感器阶跃响应特性现场试验方法及装置满足标准规定要求,并在实际±500 kV直流工程换流站开展了阶跃响应现场试验,为直流电压互感器的暂态性能测试和评估提供了技术依据。

切换式多无人机协同目标追踪策略

针对现有的追踪策略在保持网络拓扑连通性和捕获目标成功率方面的不足,提出一种切换式目标追踪策略(STS)。考虑实际中只有部分无人机节点可以探测到目标的情况,通过卡尔曼一致性滤波获得对目标的最优估计;根据无人机与目标之间的距离变化,设置不同的运动方程;通过Lyapunov方法进行理论分析。仿真实验表明,该策略在目标运动轨迹单一的情况下,成功率达到98%,在考虑目标存在逃逸行为的情况下,成功率为95%,且追踪过程中始终保持网络的连通性和避免无人机之间发生碰撞。

基于锰锌铁氧体材料的隔离开关电磁骚扰故障检测分析

锰锌铁氧体是线圈的重要材料,而共模扼流线圈特性是隔离开关故障分析的主要依据。研究针对隔离开关电磁骚扰故障,提出了幂函数表示电感的频率变化特性,建立共模流线圈的等效电路,由于频率特性、阻抗是锰锌铁氧体材料的特殊性质,研究基于此优化电磁干扰(Electro Magnetic Interference)滤波器的滤波性能。另外,此次研究了关于瞬态骚扰过程计算的隔离开关故障分析,计算刀臂的分闸与合闸操作中产生的击穿电压变化和时间点。为了验证算法的相关性能,设计仿真实验进行验证。结果表明,确定基于锰锌铁氧体共模扼流圈的等效模型,包括电感、磁损耗和等效阻抗,1-0.0087 f-0.122的耦合系数、4 pF时绕组的寄生电容、35 mH时线圈自身电感和0.21Ω的绕组铜损耗等效阻抗。可见基于锰锌铁氧体材料的隔离开关,电磁骚扰故障检测分析更加准确和详细,对于电路故障分析具有参考和研究意义。

基于电荷泵锁相环的快速跳频技术研究

针对传统电荷泵锁相环在跳频锁定过程中锁定时间较长的问题,对传统环路滤波器的结构进行了优化,设计了一种新的环路滤波器结构。通过在环路滤波器上添加辅助预置电压电路和开关动态切换电路,实现了电荷泵锁相环的快速跳频锁定。理论分析表明,使用优化后的环路滤波器的系统锁定时间小于使用优化前环路滤波器的系统锁定时间。实测实验分析表明,使用优化后的环路滤波器的锁定时间缩短为优化前锁定时间的0.38倍(升频跳频)和0.34倍(降频跳频),由此可见,优化的环路滤波器结构可大大缩短系统跳频锁定时间。

基于逆全极点滤波器的高频PWM噪声整形方法

高频开关功率放大器具有高功率、低纹波、高响应的优点,是高加速、高精度定位系统的核心部件。为了解决高频PWM中开关频率与占空比分辨率的矛盾,该文分析调制中噪声整形的基本原理,采用误差反馈结构提取PWM量化噪声进行数字整形,阐述噪声整形滤波器设计约束条件。提出通过逆全极点无限脉冲响应(IIR)滤波器获得有限脉冲响应(FIR)噪声整形滤波器的简明设计方法,仿真及实验表明,该文提出的方法可利用低阶FIR整形滤波器获得平坦的通带和高整形衰减。在不足9位的PWM中,4阶的FIR噪声整形滤波器能够恢复调制信号在10 kHz频段内约40 dB的信噪比损失。

应用于程序化操作的隔离开关位置自动确认算法

采用目前算法确认隔离开关的位置时,未对采集的图像进行相关预处理,导致算法存在时间复杂度高、定位误差大和定位检测率方差大的问题。提出应用于程序化操作的隔离开关位置自动确认算法,考虑连续函数的基础上,采用直方图均衡法对图像进行均衡处理,采用灰度变换方法,根据灰度直方图对隔离开关图像进行灰度拉伸变换,利用脊回归问题描述隔离开关位置的自动确认问题,采用目标样本的循环位移,通过二维高斯函数获取隔离开关图像对应的标签,并采用核相关滤波方法实现隔离开关位置的自动确认。实验结果表明,所提算法的时间复杂度低、定位误差小、定位检测率方差小。

基于梅尔滤波器的变电站开关故障监测仿真

变电站开关故障的信号特征范围较大,存在混淆与特征不清晰的问题。提出基于声音信号的变电站开关故障状态监测方法。利用概率密度函数计算变电站开关设备的异常运行概率,确定重点监测的开关设备;对变电站开关设备信号展开预加重与分帧处理,建立梅尔滤波器提取变电站开关设备信号的MFCC特征;将MFCC特征输入学习矢量神经网络(LVQ)中输出故障状态监测结果,同时引入回溯搜索算法优化学习矢量神经网络的初始权重,实现变电站开关故障状态监测。仿真结果表明:所提方法具有良好的故障状态监测效果。

光子晶体二元缺陷微腔的光传输特性

构造和研究了光子晶体插入式二元缺陷和替代式二元缺陷微腔的光学传输特性,结果表明:随着二元缺陷自身周期数增大,微腔透射谱中分立缺陷模的数目增加,且替代式二元缺陷微腔分立缺陷模多于插入式二元缺陷微腔;随着缺陷高折射率介质厚度的增大,二元缺陷微腔的缺陷模向中间靠拢呈现简并趋势,同时禁带两侧出现多组双缺陷模,且高频一侧出现双缺陷模多于低频一侧,但替代式二元缺陷微腔出现的双缺陷模数目多于插入式二元缺陷微腔;随着缺陷低折射率介质厚度增大,插入式二元缺陷微腔的缺陷模向低频方向移动同时呈现耦合分开趋势,且透射率逐渐降低,而替代式二元缺陷微腔的缺陷模则向中间靠拢呈现简并趋势,同时缺陷模整体向高频方向缓慢移动,而透射率保持100%不变。光子晶体二元缺陷微腔的光传输特性为光学滤波器、光学开关和激光器等的设计提供了参考。

多馈入直流系统中逆变站滤波器投切对谐波电流的影响

基于大型电力系统分析软件NETOMAC,提出了机电暂态和电磁暂态混合时域仿真法。该方法主要研究南方电网2008年多馈入直流系统各个逆变站由于滤波器投切产生的谐波电流的交互影响。对时域仿真得到的谐波电流进行傅里叶变换,仿真和分析结果表明某逆变站退出或投入任意类型的一组交流滤波器会使逆变站流入交流母线的对应谐波电流增大或减小,多个换流站的不同类型滤波器进行组合投切时,不同逆变站之间由于电气距离较近所产生的谐波交互影响可能造成投切效果和预期不同、甚至相反。

缺陷态透射率可调的三缺陷层的一维光子晶体

利用传输矩阵方法,从理论上研究了三缺陷层一维光子晶体的光学性质.在缺陷层间距足够大以致于出现缺陷态简并的情况下,调节第一或第三个缺陷层的光学厚度,光子晶体缺陷态的透射率会发生最大程度的变化.这种结构可同时具有窄带滤波器和光开关的功能,据此提出了一种低阈值光开关的设计.把折射率可调的向列型液晶作为晶体的第三个缺陷层,并用4×4传输矩阵方法计算了其缺陷态透射率与电场电压的关系.

基于量子阱效应的光开关(英文)

把三块各带有一个缺陷的光子晶体结合起来,如果中央晶体的缺陷模处在两侧晶体的禁带中,缺陷模内的光波会受到两侧晶体的阻碍并被局域在中央晶体内,形成量子阱结构;若一侧晶体的缺陷模被移动到中央晶体缺陷模处,则只有一侧晶体阻碍在中央晶体缺陷模内传播的光波,量子阱效应完全消失,光的传输受到最大程度的阻碍.这种结构可同时具有窄带滤波器和光开关的功能,据此提出了一种高效的、灵敏的光开关的设计.采用传输矩阵法计算了一维光子晶体的透射谱和场分布.

一种新型的无位置传感器无刷直流电机转子位置检测方法

设计适应油井高温环境的无刷直流电动机驱动系统是一项重要的研究课题。本文介绍了一种新型的无位置传感器无刷直流电机转子位置检测方法。设计了通过定子绕组的三相端电压提取反电势的基波信号的新型电路,研究了一种与电机转速无关的固定相位滞后的开关电容低通滤波器,在电机转速变化的情况下,相位滞后90°电角度不变,得到无需相位补偿的转子位置信号,实现了无位置传感器无刷直流电机驱动系统的全硬件设计并成功地应用于油田测井高温、高速无刷直流电机系统,实验证明该方法是简单可行的。

一种基于开关电容滤波器的快速基波检测方法

为了实时快速地检测电力系统中的基波,提出了一种基于开关电容滤波器(SCF)检测电网中基波信号的方法。分析了SCF的原理及其优缺点,并与传统的滤波方法进行了对照,给出了选择开关电容的原则。由于信号经过一个滤波电路后一般会有一定的相差,为了保证检测前后基波信号相位的一致性,在SCF后面设计了一个等幅移相电路。以一款SCF的IC(MAX291)为例,设计了整个巴特沃斯型低通滤波器电路和等幅移相电路。用MATLAB进行了仿真,分析了这种滤波器和移相电路整体的精度和动态响应,并将该滤波方式应用到实验装置中,实验结果表明这种检测方法有很好的检测效果和快速的动态响应。