面向CMB偏振实验的220 GHz钛超导TES探测器技术研究

高灵敏度超导相变边缘探测器(Transition Edge Sensor,TES)在宇宙微波背景(Cosmic Microwave Background,CMB)辐射B模偏振探测方面具有重要的应用前景。本文设计并制备了220 GHz频段8×8像元的天线耦合钛超导TES探测器,实验表征了刻蚀前钛超导TES探测器的低温热导和噪声特性。实验结果显示,钛超导TES探测器低温电声相互作用主导热导约为485.4 pW/K,同时钛超导TES探测器噪声等效功率优于5×10^(-17)W/Hz^(0.5)。原理上,钛超导TES探测器热导在刻蚀后会进一步减小,理论计算出刻蚀后钛超导TES探测器的热导约为38 pW/K,同时,其热起伏等效噪声功率理论值约为9.2×10^(-18)W/Hz^(0.5),因此,钛超导TES探测器在刻蚀后的噪声等效功率性能会进一步提升。

320×256 InGaAs短波红外焦平面阵列探测器

研制了320×256InGaAs焦平面阵列（FPA）探测器，它由InGaAs光电二极管阵列（PDA）与SiCMOS集成读出电路（ROIC）通过In凸点倒焊技术混合集成。背照射工作方式下其响应光谱范围为0．9～1．7μm。为实现InGaAsPDA与所设计的可调积分电容跨阻抗反馈放大器接口电路良好匹配，分析讨论了InGaAs光电二极管响应度、暗电流、结电容等光电特性对表征InGaAsFPA的主要性能指标的影响，优化了InGaAs光电二极管单元结构设计。采用优化结果研制的320×256InGaAsFPA，在室温下的峰值探测率达到6×10^12cm·Hz1/2·W^-1，动态范围达到68dB。

高一致性低噪声多路水声信号预处理设计方法

随着水下探测技术的发展,对于多路微弱水声信号预处理的指标要求越来越高。由于运算放大器和RC网络组成的高阶数带通滤波器,需要大量的外接电阻和电容,在较多通道数量的应用条件下,通道间的信号幅度和相位一致性很难控制。提出了一种新的高一致性低噪声多通道信号预处理方法。经过实验分析,在等效输入噪声、幅频特性、相频特性等方面效果很好,能够达到要求的技术指标。该方法能够在高一致性低噪声的多通路水声信号预处理中得到广泛的应用。

一种低噪声精密运算放大器

基于40 V标准双极工艺,设计了一种低噪声精密运算放大器电路。该电路主要用于高精度、高分辨率系统。介绍了运算放大器总体架构以及工作原理,对低噪声精密运算放大器设计关键技术,如输入偏置电流降低、频率稳定性补偿、输入失调电压降低等,进行了分析。利用Spectre软件进行了仿真,并进行了流片验证。对芯片进行了实际测试,结果显示,在±15 V工作电压条件下,该放大器的输入偏置电流为2 nA,输入失调电压为10μV,大信号电压增益为132 dB,共模抑制比为135 dB,电源抑制比130 dB。电路满足高精度、高分辨率、低噪声等各种场合的应用需求。

高分辨率星载SAR系统关键参数的设计

讨论了高分辨率星载SAR系统关键参数的设计 ,针对条带宽度与方位分辨率之比对系统设计的限制进行了具体分析。

结型场效应晶体管放大器的噪声

本文通过分析结型场效应管(JFET)放大器内部不同的噪声源,首次导出了场效应管放大器在较宽频率范围内的等效输入噪声电压表达式,估算了当信号源阻抗为容性时JFET放大器的总噪声,为场效应管电路低噪声优化设计提供有力的工具。

适用于公交站点聚类的DBSCAN改进算法

提出一种适用于公交站点聚类的DBSCAN改进算法,缩小搜索半径ε,从而提高聚类正确度,同时通过共享对象判定连接簇的合并,防止簇的过分割,减少噪声点,有效地屏蔽了算法对输入参数的敏感性,提高聚类结果的质量,减少密度差距对聚类结果的影响。保持DBSCAN算法的高执行效率,并应用在智能公交换乘查询引擎中公交站点聚类,聚类准确率提高了16%,验证了新算法的有效性。

基于APD的光电探测器电路研究与设计

提出将APD与前置放大器电路配合使用的最佳方法。利用光电转换信噪比数学模型,确定选择与APD匹配的电路器件,给出了前置放大器采用低噪声的分体器件与集成运算放大器相组合的设计方法。通过对前置放大器重要参数信噪比进行测量和分析。结果表明,该探测器电路信噪比优于直接与集成运算放大器匹配的探测器电路,且可靠性高,宜扩展,具有广泛的应用前景。

论红外探测系统的噪声等效温差

介绍了基于噪声等效温差(Noise Equivalent Temperature Difference,NETD)定义的NETD公式推导过程,讨论了相关系统参数对NETD的影响。然后分析了环境温度变化对NETD的影响,并给出了相同辐射功率差所对应的等效温差的MATLAB计算方法。

机场周边环境噪声验收监测频次探究

通过比较3个不同类型机场周边敏感点噪声连续1昼夜、连续2昼夜与连续7昼夜平均计权等效连续感觉声级值之间的差异发现,对于同一监测目标,连续1昼夜与连续7昼夜声级值差异不超过2.2 d B,连续2昼夜与连续7昼夜声级值差异不超过1.8 d B,连续1昼夜或2昼夜与连续7昼夜的噪声监测结果差别不大。

一种非致冷光读出红外成像阵列器件的设计

提出了一种具有“双材料梁-微镜一体化”特征结构的光读出红外成像阵列器件。该特征结构集成了红外敏感、调制和输出读出可见光信号的双重功能。通过研究相关性能,完成了像素单元尺寸的优化设计。理论计算表明,其关键性能指标的热-机械灵敏度和噪声等效温差分别为2.14×10-3rad/K和2.94 mK。

空间站在轨舱内噪声地面模拟与测试技术

文章针对空间站在轨舱内噪声特性,给出舱内噪声地面模拟与测试方案,采用声功率等效的方法对单机噪声源进行模拟,以多输入多输出(MIMO)控制方法实现舱内多噪声源闭环控制模拟。声场模拟1/3倍频程误差在±3 dB以内,满足扰源模拟需求。并在真空罐内模拟出舱活动泄/复压环节的噪声,搭建噪声测试系统,对泄/复压工况噪声进行了测试,总声压级在100 dBA以下。测试数据可为后期空间站单机噪声条件制定提供依据。

光接收机前端等效输入噪声电流谱密度与噪声系数间的关系(英文)

根据光接收机前端等效电路模型,建立了噪声系数与等效输入噪声电流谱密度的关系.提出通过测量光接收机前端电路噪声系数间接获得等效输入噪声电流谱密度的方法.155 Mb/s高阻结构光接收机前置放大器的电路仿真与计算验证了推导公式的正确性.最后给出在芯片测试实例.

地震仪噪音零漂的测试原理和计算方法研究

本文从零漂与噪音的基本定义出发,对这两个参数的测量原理与计算方法进行了说明。首先从信号处理的理论上,给出了这两个参数分别在时域和频域的定义式,在此基础上给出了测试框图和数字计算的方法。

一种T型调谐光接收机前端的改进设计

对T型电感谐振式光接收机进行了详细的理论分析。为了改善调谐前端的低频特性,提出了一种改进型的T型调谐电路结构。采用微波低噪声理论对此进行了分析,结合CAD技术对电路进行优化计算,获得最优参数。构建实验电路对理论分析进行了验证。本文的工作对于调谐光接收机的制作具有较好的实用价值。

双极型运算放大器的E_n-I_n噪声矩阵建模

本文通过描述同相放大器等效输入噪声电压谱密度 E2ni,导出了一种双极型运放 En- In 噪声矩阵参数的提取方法。并通过分析复相关系数的相对误差确定了提取准则。与现有方法相比 ,本文方法不仅可以完整地描述运放的噪声特性 ,而且还有利于不同运放电路 (如宽带前置放大器、有源滤波器等 )的精确低噪声设计。最后 ,还充分验证了本文方法的可行性和正确性。

一种高增益低噪声低功耗跨阻放大器设计与实现

采用TSMC0.18μm CMOS工艺设计并实现了一种高增益、低噪声和低功耗跨阻放大器。针对某种实用的光电二极管,在寄生电容高达3pF的情况下,采用RGC输入、无反馈电阻的电路结构,合理实现了增益、带宽、噪声、动态范围以及低电源电压等指标间的折中。测试结果表明单端跨阻增益高达78dB·Ω,-3dB带宽超过300MHz,100MHz处的等效输入噪声电流谱密度低至6.3pA/(Hz)～(1/2),功耗仅为14.4mW。芯片面积(包括所有PAD)为500μm×460μm。

三维成像声纳数据采集系统设计

为使三维成像声纳数据采集系统的设计达到周期短、可靠性高、满足性能指标要求的目标,提出一种改进的设计方法。该方法通过分析声纳设计指标及工作时的信号、噪声过程,提出采集系统的三个主要设计参数:TVG动态范围、最高增益及最高等效输入噪声所满足的约束方程。通过求解约束方程,获得采集系统设计参数需要满足的最低要求,以此为指导设计的数据采集系统满足声呐设计要求。通过原型设计的多次湖试实验验证了该设计方法切实有效。

10Gb/s光接收机跨阻前置放大器芯片设计研究

采用0.18μm BiCMOS工艺设计并实现了一种高增益、低噪声、宽带宽以及大输入动态范围的光接收机跨阻前置放大器。在寄生电容为250fF的情况下,采用全集成的四级放大电路,合理实现了上述各项参数指标间的折中。测试结果表明:放大器单端跨阻增益为73dB,-3dB带宽为7.6GHz,灵敏度低至-20.44dBm,功耗为74mW,最大差分输出电压为200mV,最大输入饱和光电流峰-峰值为1mA,等效输入噪声为17.1(pA)/(Hz)^(1/2),芯片面积为800μm×950μm。

电容读出式非制冷红外焦平面阵列设计

设计了一种长支腿式电容读出式红外焦平面阵列结构,并分析了这种像元结构的热导率、热机械灵敏度和热时间常数,从中优化出了该模型的部分结构参数,并以此为依据对像元整体尺寸进行了设计。在该尺寸模型下,得到的像元热导率为3×10-7 W/K,热机械灵敏度为162nm/K,热时间常数为35ms,该热时间常数满足人眼识别频率的需要。讨论了焦平面阵列能够高灵敏度工作的关键参数—噪声等效温差,分析计算显示,得到噪声等效温差为6mK。进行了仿真计算,得到的噪声等效温差为5mK,与计算结果非常吻合。实验表明,该系统的噪声等效温差足够小,可满足稳定输出信号的需要。最后,基于牺牲层工艺制备了长支腿结构焦平面阵列,验证了制备工艺的可行性。