Multisim 11在模拟电子技术实验中的应用

在模拟电子技术实验课程教学中,应用Multisim11进行辅助实验教学具有重要意义。通过实例分析和讨论,将Multisim11引入模拟电子技术实验教学中,可很好地解决传统实验受时间、地点、设备制约的现状,能帮助学生更好地理解模拟电路工作原理,为电子电路的设计制作打下良好基础。以全国大学生电子竞赛为例,采用Multisim11软件设计滤波器,设计方便可靠,仿真分析准确,可很快达到设计要求,从而得知Multisim11软件是培养学生分析问题、解决问题和实际动手能力培养的有效工具。

基于X-LiNbO_(3)/SiO_(2)/Si低温漂、大机电耦合SH-SAW谐振器的设计

铌酸锂(LN)单晶薄膜具有较高的机电耦合系数(k_(eff)^(2)>30%),其水平剪切(SH)声学模式常被应用于开发具有大机电耦合系数的薄膜声学谐振器和超宽带滤波器。但LN的频率温度系数较大(TCF>-50×10^(-6)/℃),这不仅会降低滤波器的可用有效带宽,同时也会限制器件的功率处理能力。采用3D周期有限元模型对基于X切LN/SiO2/Si结构SH声表面波(SH-SAW)谐振器进行了优化研究。研究结果表明,当SH-SAW传播角ψ=-10°~-20°、LN和SiO2膜厚分别为hLN=0.1λ和hSiO_(2)=0.2λ(λ为叉指换能器周期)、铝电极金属化率η=0.4、电极相对厚度hAl/λ=5%~10%时,SH-SAW谐振器的k_(eff)^(2)约为30%,且其TCF<-20×10^(-6)/℃,有望用于开发新一代的低温漂、超宽带5G SAW滤波器。

小型化宽阻带5G半集总混合滤波器设计

面向5G无线通信应用设计了一款微带半集总混合宽阻带带通滤波器。该滤波器阻带可扩展至5G毫米波频段,具有优良的带外抑制、结构紧凑及尺寸小巧的特点。搭建了集总元件的高频电路模型并完成了集总元件的路-场联合仿真,最终实现了由十字加载谐振器混合集总LC并联谐振电路而成的宽阻带滤波器。滤波器的中心频率位于4.08 GHz,通频带覆盖3.96~4.2 GHz,位于目前用于5G室内覆盖的N77频段。滤波器具有极广的阻带抑制特性,且优于20 dB抑制水平的上阻带范围可达22 GHz。滤波器有效电路尺寸仅为5.125mm×7.625 mm,插入损耗水平较低(0.54 dB),具有良好的选择性,适用于高性能5G通信系统应用。

松油烯诱导的深蓝光CsPbBr_(3)量子点常温慢速生长

全无机卤化铅钙钛矿量子点在常温下制备即可获得优异的发光特性,但其超快的生长速率使之难以获得超小尺寸纳米晶体,从而难以在常温下通过尺寸效应来实现深蓝光发射。基于此,本工作发展了一种通过抑制生长速率,在常温下制备深蓝光CsPbBr_(3)量子点的方法。以配体辅助再沉淀工艺为基础,在前体制备中引入松油烯来减缓量子点生长时的Cs离子供给,从而抑制晶体生长速率,使深蓝光CsPbBr_(3)量子点的生长时间延长至3 h。该方法实现了常温下CsPbBr_(3)量子点光致发光发射峰从深蓝光(447 nm)向绿光(517 nm)的有效调控。并结合配体比例调控,对松油烯的生长速率降低作用机制进行了论证。本工作对于钙钛矿量子点的生长调控具有重要意义。

氩氧比对磁控溅射ZnO薄膜的压电响应与极化特性的影响

保持总的工作气压不变,在不同氩氧比条件下,采用射频磁控溅射法在铝电极层上制备了ZnO薄膜。用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和压电响应力显微镜(PFM)分析了ZnO薄膜的择优取向、表面形貌和压电响应,并通过垂直PFM(VPFM)和水平PFM(LPFM)相位图研究了ZnO晶粒的极化特性。结果表明,氩氧比对ZnO薄膜的晶体结构和压电特性有显著影响,其中在氩氧比1∶1的条件下制备的ZnO薄膜具有最大的VPFM振幅和最佳的极化取向一致性。

精密PSD微位移在线测量系统

为了满足工业现场微位移测量的精密性实时性和可靠性要求,设计并制作了位置敏感器件(PSD)激光微位移测量系统.系统将调制带通滤波峰值检测等信号处理技术运用于激光三角法中,并利用PSD信号单通道处理方式,提高了系统的抗干扰能力.同时,系统采用自适应控制方法改变激光的调制频率,从而调整电信号的增益系数以适应各种测量对象.实验表明,在没有滤光片的情况下,系统有效地消除了背景光和暗电流的影响,测量频率最高可达2,kHz,分辨率达到0.035%,稳定性误差小于0.090%,线性度好于1.2%,大大降低了温漂的影响.

一种自适应精确调节CCD曝光时间的方法

在设计微光CCD ICX659ALA的驱动电路和驱动时序的基础上,提出了一种自适应精确调节曝光时间的方法。它以CCD读出时钟周期为单位调节曝光时间,提高了系统的响应速度和对外界的适应能力。选用FPGA器件作为硬件设计平台,采用Verilog语言对驱动时序进行描述。在QuartusII下的仿真结果和示波器观测结果表明设计的时序能够实现曝光时间的自适应精确调节。

氮掺杂金刚石膜的生长特性

采用电子辅助化学气相沉积法(EA-CVD),在含氮气氛中制备出金刚石膜,利用SEM、Raman光谱、EPR测试手段研究了氮气对金刚石膜品质的影响及氮掺杂特性.结果表明,在950℃基片温度下,沉积气氛中掺入氮气后,金刚石膜晶形变为"菜花状",非金刚石碳的含量增加,膜的品质下降.在800℃基片温度下,沉积气氛中掺入氮气后,孪晶和二次成核减少,金刚石膜的结晶形貌得到改善.通过Raman光谱和EPR分析发现,在金刚石膜中氮杂质主要以Ns0,[N-V]0和[N-V]-1的形式存在,而且随着氮气流量的增加,Ns0的含量增加,[N-V]0含量减少,[N-V]-1含量变化不明显.

高速数据采集卡的信号完整性分析

根据信号完整性理论,借助IBIS模型和Cadence软件,设计了一块以AD9254+cycloneII系列EP2C5Q208C8N为核心的高速数据采集卡,在设计过程中解决了反射和串扰的问题,找到了使系统时序正常工作的线长约束条件。文中仿真及实测结果均证明设计出的高速数据采集卡已被有效地降低反射和串扰噪声,时序问题也处理得当,保证了实际系统的正常工作。

基于功率谱形态学运算的LFM信号参数估计

针对当前线性调频(linear frequency modulation,LFM)信号参数估计算法中存在的估计精度与计算量的矛盾问题,提出了一种基于功率谱形态学运算的信号参数估计算法。该算法根据LFM信号参数与功率谱形状特征的关系,实现了LFM信号参数估计。仿真试验表明,在信噪比为-5dB时,LFM信号的调频斜率和起始频率估计精度分别比基于Radon模糊变换(Radon-ambiguity transform,RAT)和分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform,FRFT)结合的离散谱校正算法提高了约2%和4.5%,带宽和脉冲宽度估计的均方根误差分别小于2.4MHz和0.025μs;当采样点不大于4 096时,计算量比插值FRFT算法降低了约70%,证明了该算法具有高估计精度和低运算量的优点。

基于自适应小区选择的切换控制算法研究

针对现有切换控制算法的不足,提出了一种基于自适应小区选择的优先级信道预留切换算法。该算法在切换时根据各小区的负载情况,通过调整导频功率使小区间负载均衡,以系统效用最大化为目标,进行基于预留信道的优先级切换。系统效用通过多选择多维背包算法建模实现,预留信道的优先级切换通过马尔科夫排队模型实现。通过多选择多维背包建模、马尔科夫排队建模与实验仿真表明,该算法的性能在相邻小区间负载不均衡的情况下比目前切换控制所用的优先级信道预留切换算法明显提高。在负载不均衡度为6时,话音业务阻塞率与数据业务分组丢失率比目前算法分别降低0.2%和3%左右,数据分组平均最大等待时间比目前算法降低0.15s,系统小区平均吞吐量最大时升高80kbit/s/cell/MHz。

基于功率谱FFT的BPSK信号参数估计

针对低信噪比环境下二相编码(BPSK)信号参数估计的问题,该文提出一种基于功率谱FFT的信号参数估计算法。该算法根据信号功率谱傅里叶变换得到的幅度谱和相位谱与各参数之间的关系,实现BPSK信号的码元宽度、载频和码长估计。该算法对功率谱继续做傅里叶变换可以进一步消除噪声对估值的影响,更适合在低信噪比环境下实现参数的估计,且计算简单易于实现。仿真试验证明了该算法的准确性和抗噪性,在信噪比为-10 dB时BPSK信号的载频和码元宽度估计正确率分别比循环谱算法提高了9.9%和190.9%。

通信波段液晶电光特性的实验研究

利用偏光干涉理论,通过对BL-009型向列相液晶透射比的测试,分析了液晶透射比随电场的变化情况,对液晶的电控双折射效应进行了研究。在20℃下,利用岛津UV-3101PC分光光度计,通过改变加在液晶盒两端的电压,测出了入射光波长为1 330 nm和1 550 nm时液晶双折射率随电压变化的关系曲线。实验结果表明:当液晶盒两端加1 V电压时,入射光波长从1 310 nm到1 350 nm有一较稳定的高透射带;加2 V电压时,从1 520 nm到1 580 nm有一比较稳定的高透射带。

LLDPE/Al_2O_3纳米复合材料的形态、结构及力学性能

在超声作用下利用异丙基十二烷基磺酰钛酸酯改性Al2O3纳米粒子,然后把改性纳米Al2O3粒子及LLDPE颗粒引入密炼机中,以熔融共混方法制备LLDPE/纳米Al2O3复合材料。采用FESEM对复合材料中纳米粒子的分散形态进行表征,结果表明,当纳米Al2O3粒子含量为3%时,绝大多数的纳米粒子以<100nm的尺寸均匀分散在基体中;采用FTIR对纳米复合材料的结构进行表征,结果表明,纳米Al2O3与LLDPE之间形成了化学键合结构;力学分析表明,纳米复合材料的拉伸强度及断裂伸长率均有所增加;采用SEM观察拉伸断裂面的形貌,结果表明,适量的纳米Al2O3粒子可以增强、增韧聚合物基体,而基体和纳米粒子的相容性差时,会逐渐引入缺陷。

单晶MgO纳米带的生长特性和发光性能

本文采用直流电弧等离子体喷射化学气相沉积法（DC Arc Plasma Jet CVD）．在氢气和氩气的高温等离子体作用下直接分解硝酸镁，在Mo衬底上制备了单晶MgO纳米带，并采用SEM、TEM及XRD等测试手段进行了形貌与结构表征,研究了生长时间对MgO纳米带形貌的影响。结果表明，生长时间为0．5min时，生长出顶部带有Mo纳米颗粒的“蝌蚪状”MgO纳米带,而整个纳米结构被较多的非晶MgO覆盖；当生长时间增加到2min时，顶部的Mo纳米颗粒几乎脱落,同时长出若干个纳米带．形成“树枝状”；生长时间进一步增加到5min时，形成完整的“带状”,其宽度约30-50nm：而生长时间达到12min时,纳米带又转变为“棒状”。机理分析表明，Mo催化VLS生长模式和VS生长模式共同作用下生长了MgO纳米带。另外,通过FTIR谱结合PL谱分析了缺陷及其引起的光致发光性能。由于MgO纳米带存在低配位氧离子（O_LC2-）空位等结构缺陷．具有紫蓝发光特性，而随着生长时间的增加，结构缺陷变少，随之紫蓝发射峰强度变弱。本文首次采用该方法制备了单晶MgO纳米带,该方法工艺简单，生长速率快,是非常经济、有效和环境友好的方法。

液晶电控调谐滤波器的研究

理论分析了液晶调谐滤波器的调谐原理,利用岛津UV-23101分光光度计,通过对BL-009型向列相液晶透射比的测试,分析了可见光波段液晶透射比随电场的变化情况,作出了入射光波长从400～800nm时液晶透射比随电压变化的关系曲线,并就氩离子激光器两条谱线488nm和514.5nm进行了提取.

双端泵浦保偏光纤激光器

以两台808 nm半导体激光器LD1和LD2为泵浦源,对光纤激光器双端泵浦进行了研究,获得了6.5 W的激光输出。实验分别测出了LD1和LD2半导体激光器单端泵浦和双端泵浦时的输出功率,对双端泵浦输出功率与单端泵浦功率之和进行了比较,利用双端泵浦提高了泵浦效率和输出激光功率。同时测量了输出激光的偏振度,通过计算得到双端泵浦输出激光的偏振度为0.5。

基于功率谱离散余弦变换的BPSK信号参数估值

该文针对低信噪比环境下二相编码(BPSK)信号参数估值问题,提出一种基于功率谱离散余弦变换(DCT)的BPSK信号参数估值方法。该方法利用DCT的能量集中特性,通过对提取到的BPSK信号功率谱进行离散余弦变换(DCT)和阈值处理可以得到BPSK信号的码长估计。再进行逆离散余弦变换,可以进一步实现对BPSK信号功率谱的降噪处理,消除噪声对估值的影响,进而利用功率谱特征实现对载频和子脉冲宽度的准确估计。实验表明,该方法在低信噪比环境下,可以准确地识别出BPSK信号的码长和对BPSK信号载频和子脉冲宽度的精确估计,并在信噪比SNR=-5 dB时,较对比方法载频和子脉冲宽度的估值准确率分别提高了22.1%和28.3%。

一种改进的双对角阵线性最小均方误差信道估计算法

提出一种不同宽度的双对角阵线性最小均方误差(dual-diagonal linear-minimum-mean-square-error,DDLMMSE)信道估计算法。该算法在DDLMMSE信道估计算法的基础上,利用相邻子载波间的相关性,将DDLMMSE算法中的对角阵扩展为K重对角阵,在不显著增加算法复杂度的前提下,提高了DDLMMSE信道估计算法的估计精度。仿真结果表明,与DDLMMSE算法相比,当正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)子载波数为128时,获得相同的误码率BER=10-1时,宽度为3的DDLMMSE算法所需的信噪比约有0.5 d B的减小,可以根据性能要求选择合适的宽度。

基于双方环结构的超宽带平衡滤波器设计

平衡滤波器因具有卓越的抗噪声及抗电磁干扰能力而在繁杂频谱环境下的低噪通信系统中显得至关重要。该文提出了一款具有共模抑制特性的平衡滤波器,通过差共模理论结合导纳矩阵及传输矩阵完成了分析设计。该滤波器中心频率为1.4 GHz,相对带宽可达74.3%,覆盖2G、GPRS、3G及4G LTE频段。同时该滤波器的边带具有两对传输零点,故其具有理想的边带滚降速度及边带抑制水平。滤波器全差模通频带内共模信号抑制水平均优于10 dB,差模阻带抑制优于20 dB,电路尺寸仅为0.17λ_(g)×0.17λ_(g)。