加热电流对恒温晶振温度稳定性的影响

通信技术的发展对恒温晶振的小型化需求越来越高。在设计一款小尺寸的恒温晶振时发现,环境温度从-40℃到85℃时,频率曲线一致向上,难以满足±3×10^(-9)频率温度稳定度要求。经分析表明,晶振的加热电流随环境温度而变化,在通过低电导率的接地引线时引起晶振PCB内的地电压波动,进而导致变容管的偏置电压发生变化。采用双地法和补偿法解决了加热电流引起的地电压波动对恒温晶振温度稳定性的影响。

背腔刻蚀型横向激励薄膜体声波谐振器制备技术研究

随着移动通信技术的快速发展,薄膜体声波滤波器逐渐向高频和大带宽方向发展。该文研究了POI(LiNbO_(3)/SiO_(2)/Si)基片上背腔刻蚀型横向激励薄膜体声波谐振器制作工艺,通过研究POI基IDT光刻、背腔硅刻蚀等工艺,确定了IDT层曝光量和背腔刻蚀等关键工艺参数。研制出的背腔刻蚀型横向激励薄膜体声波谐振器,其谐振频率为4565 MHz,反谐振频率为5035 MHz,机电耦合系数为20.86%。此制备工艺对研究高频、大带宽薄膜体声波滤波器具有重要的参考意义。

低频小型化兰姆波谐振器的研究

针对低频声学器件的小型化、大带宽问题,该文基于Y切-铌酸锂压电薄膜激发了反对称A0兰姆波模式,并采用有限元法对A0模式进行了结构设计与理论分析。研究了铌酸锂切型、电极材料、金属化比及膜层厚度变化对声速和机电耦合系数等性能的影响。结果表明,特定结构下,与常规声表面波相比,A0模式兰姆波声速较小,机电耦合系数较大,有利于低频声学滤波器小型化设计。通过研究不同结构对谐振器A0模式兰姆波的横向模态的影响,实现了杂波抑制。

一种改进型1-3-2压电复合材料的研究

高质量的压电换能器需要具备较高的机电耦合系数和灵敏度。该文在传统型1-3-2压电复合材料的基础上提出了一种改进型1-3-2压电材料,提高了压电换能器的机电耦合系数和换能器的接收灵敏度。通过有限元仿真分析了不同间距对改进型1-3-2压电材料敏感元件的谐振频率、反谐振频率及机电耦合系数的影响,并与传统1-3-2型压电复合材料进行了对比。结果表明,与传统型1-3-2压电复合材料相比,在相同间距条件下,改进型压电材料的机电耦合系数约大0.03。制做的3种不同间距改进型压电材料表明,间距为1 mm的改进型压电材料的机电耦合系数较大,约为0.68。

基于陶瓷基板一体化封装的高可靠性LC滤波器组装工艺研究

针对陶瓷基板一体化封装结构的LC滤波器,采用回流焊方法进行装配,制作了具有高可靠性的LC滤波器。采用电阻点焊对绕线电感进行引脚固定,使用贴片红胶粘接固定片式电容,实现陶瓷一体化封装LC滤波器内部元件的预固定。通过点涂方式施加焊膏,经回流焊接形成润湿良好的焊点,利用微压水柱清洗去除残留的助焊剂。经过调试和涂胶固定绕线电感后采用平行缝焊完成产品封装。对回流焊装配的LC滤波器进行过程检验、温度和机械试验。结果表明,由所研究的组装工艺制成的LC滤波器具有较好的工序直通率,满足高可靠环境应用要求,适合于批量化生产。

压电力传感器中晶轴偏转产生的维间耦合研究

针对压电式石英力传感器的维间耦合现象,从敏感材料测量原理出发开展研究。结合优化算法,以控制维间耦合为目标,建立了石英晶轴偏转与传感器维间耦合的公式关系,计算了石英晶轴偏转角度的容差范围,并通过有限元仿真验证了公式精度。结果表明,晶轴偏转对传感器维间耦合影响较大,建立的公式在一定范围内可较高精度地计算维间耦合输出,为高精度压电传感器的研究提供了参考。

小型高选择性MEMS射频滤波器的设计

该文设计了一款基于微机电系统(MEMS)工艺的小型高选择性的射频滤波器,与传统MEMS滤波器相比,该滤波器采用阶跃阻抗谐振器(SIR)降低器件尺寸,利用谐振器的场分布形成结构紧凑的交叉耦合,免去了传统的飞杆电耦合结构,在提高滤波器选择性的同时实现器件的紧凑布局。滤波器表面金属谐振腔通过金属化的硅通孔实现谐振器的接地,形成四分之一波长谐振结构。对性能和结构参数各异的滤波器进行设计和分析,并采用三维电磁仿真软件对滤波器进行模拟仿真。结果表明,滤波器尺寸为10 mm×10 mm×0.4 mm,驻波比<1.3 dB,插入损耗<3.5 dB。在2.5~2.7 GHz和3.4~3.5 GHz时,带外抑制>30 dB。

不同匹配层阵列式换能器的有限元仿真

匹配层材料及结构对于提高阵列式换能器的带宽、灵敏度及轴向分辨率有重要作用。为了探究不同匹配层材料对阵列式换能器性能的影响,该文通过有限元法模拟了包括高分子材料、0-3复合材料及镁合金等多种匹配层材料的阵列式换能器,综合比较了各自的频域特性及时域特性。仿真结果表明,使用AZ31B镁合金作为第一匹配层、Epo-Tek 301环氧树脂作为第二匹配层的阵列式换能器模型具有最佳的综合性能,从而为高性能阵列式压电超声换能器的开发、研究提供了新的匹配层设计参考方案。

基于长短期记忆网络的重力测量误差补偿法

针对捷联式海空重力仪开展初始误差补偿研究,重力仪开机后其数据存在一个逐渐稳定的过程,估计出初始段的不稳定值与稳定值间的误差,实现重力数据误差补偿。该文提出了长短期记忆网络法,该方法可通过不断学习现有数据后高精度地预测未来数据变化。经过实测重力测量数据验证了该方法具有很好的误差补偿效果,提高了重力测量数据的准确性和有效性。实验结果表明,对于重力数据初始段测量误差抑制效果超过90%,对于捷联式海空重力仪作业运行效率具有重要价值。

基于RFID天线传感器的金属表面裂纹监测研究

为探究基于射频识别(RFID)标签传感器对表面裂纹扩展动态监测能力,采用微带标签天线作为裂纹传感器,以其反向散射信号作为裂纹扩展表征参数,并设计了一种裂纹扩展测试的新方法。该方法采用降载勾线法以获得表面裂纹在扩展中的实际尺寸,建立了表面裂纹尺寸与反向散射信号相位之间的关系。实验结果表明,该传感器可对5.646 mm^(2)的裂纹扩展量进行感知,理论上能够实现0.195(°)/mm^(2)的监测灵敏度,达到了动态监测的目的。

氮氩流量比对ErAlN薄膜及SAW滤波器的影响

该文采用射频反应磁控溅射方法在蓝宝石(0001)基底上沉积了不同氮氩流量比下的ErAlN薄膜,并基于ErAlN薄膜制备了声表面波(SAW)滤波器。结果表明,随着氮氩流量比的增加,薄膜结晶质量和c轴取向先变好再变差,表面粗糙度先减小后增加,当V(N2)∶V(Ar)=12∶17时,ErAlN薄膜具有最好的结晶质量和最小的表面粗糙度。基于ErAlN薄膜制备的SAW滤波器在273~288 MHz均有谐振效应,当V(N2)∶V(Ar)=12∶17时,SAW滤波器具有最小的插入损耗和最大的传输系数。

基于单光子技术的闪烁体衰减时间常数测量

采用单光子技术中的延迟符合法原理,搭建了一套闪烁体衰减时间常数测量系统。选取国产的Ce∶LYSO和Ce∶LuAG两种闪烁体各3条进行衰减时间测量,将测试得到的衰减时间常数曲线进行单指数拟合,计算可得,Ce∶LYSO和Ce∶LuAG发光衰减时间常数平均值分别为43.85 ns及56.02 ns。结果表明,该套装置的测试结果与国内外同行其他测量方法得到的结果基本一致。

Zn-Nb-O微波介质陶瓷的结构与性能研究

采用传统固相反应法制备(1-x)(0.7ZnNb2O6-0.3Zn3Nb2O8)-xZnAl2O4 (摩尔分数x=0~10%,ZZZ)微波介质陶瓷,研究了其物相组成、晶体结构及微波介电性能。结果表明,ZZZ材料能在1 150 ℃烧结成瓷,形成了ZnNb2O6、Zn3Nb2O8和ZnAl2O4共存的复相结构,无其他新相生成。在微波频率下,ZZZ陶瓷的介电常数为21~24,品质因数与频率之积(Q×f)为30 000~85 000 GHz。随ZnAl2O4含量的增加,ZZZ陶瓷的微波介电常数、Q×f值及谐振频率温度系数均减小,温度稳定性提高。

双向驱动的柔顺结构微动平台的设计与测试

针对微纳操控技术对微动平台提出的大行程、高精度、多自由度和输出位移解耦等要求,设计了一种基于两级放大机构的xy两自由度双向驱动微动平台。分析了微动平台的运动及放大原理,建立了微动平台结构的理论模型和有限元模型,并对其进行了测试。平台输出特性测试结果表明,微动平台的放大倍数可达8.5倍,与仿真值误差为6.9%,同时耦合位移控制在0.82%内;平台在150 V三角波信号驱动下,x方向上正、负向输出位移分别为84.6μm、-84.2μm;y方向上正、负向输出位移分别为85.0μm、-84.5μm。不同频率下的最大位移只在极小范围内波动,在x、y方向的正、负向输出具有很高的相似性和稳定性,实现了双向驱动,大行程、高精度的目的。

超宽带低损耗SAW滤波器的优化设计

该文介绍了基于大机电耦合系数乐甫波模式的超宽带低损耗声表滤波器的开发,基底为15°YX-LiNbO3晶体和铜电极。设计采用修正的耦合模模型进行精确仿真以及模拟退火算法进行谐振器参数的优化。通过假指电极宽度/长度加权来抑制横向模式谐振造成的寄生响应,通过在滤波器表面涂覆黏性膜来有效抑制瑞利波模式造成的寄生凹坑,最终制作出一款中心频率约620 MHz,插损0.94 dB,-1 dB相对带宽14.9%,-3 dB相对带宽18.3%,带外抑制大于40 dB性能较优良的器件。

螺旋电极压电扭转驱动器的设计与有限元分析

该文设计了一种新型叉指型电极(IDE)结构形式的螺旋电极压电扭转驱动器,推导并建立了螺旋电极平面有效电极区域内点的应变理论方程。利用ABAQUS对该理论方程进行验证,并着重研究了电压、径向尺寸、圆盘厚度对该压电驱动器应变的影响。结果表明,螺旋电极压电扭转驱动器能够产生较大的切向应变和径向应变输出;增大电压,减小压电圆盘径向尺寸和压电圆盘厚度,有利于提高驱动器的驱动性能;在螺旋角、压电圆盘径向尺寸和电压一定时,螺旋电极压电扭转驱动器的切向应变达到普通电极型的17.5倍,径向应变是普通电极型的1.6倍。

非线性压电耦合对L型梁俘能器性能的影响

以二自由度的L型梁双稳态压电俘能器为研究对象,研究了非线性压电耦合关系中的一、二次非线性系数对俘能器输出功率和主梁运动的影响。通过对无量纲动力学方程的数值进行了仿真分析,结果表明,当激励幅值较大时,非线性压电耦合对俘能器输出功率和主梁运动有明显的影响;非线性压电耦合系数越大,输出功率越大,而俘能器的振动位移越小。非线性压电耦合的一次非线性系数取正值时,俘能器的响应优于线性耦合时的俘能器响应,取负值,则反之;而无论二次非线性系数取何值,非线性耦合时俘能器的响应都优于线性耦合时俘能器的响应。

基于容错决策树的UWB辅助惯性定位方法

针对惯性导航系统误差随时间累积和超宽带(UWB)定位受到非视距问题、多径效应和人体影响出现粗大误差的问题,提出了一种基于容错决策树的UWB辅助人员室内惯性定位方法。该方法提出并采用陀螺仪高精度分段拟合误差补偿模型,抑制惯性导航误差漂移;同时在UWB辅助人员室内惯性定位的基础上,构建惯性导航与UWB单点定位数据共同作用的容错决策树判定模型,剔除UWB定位的粗大误差因子,进而对惯性导航和UWB的参数应用扩展卡尔曼滤波,实现UWB辅助增强惯性定位。根据实验验证表明,在复杂狭窄巷道环境,该方法将距离均方误差占路线长度的比例从6.02%提升到0.76%;在常规方正室内环境,该方法将最大误差占路线长度的比例从2.207%提升到0.635%。实现了长时间的连续可靠定位,具有较强的工程应用价值。

具有陀螺定向功能的伺服平台设计与误差分析

该文介绍了一种具有陀螺寻北定向功能的车载双轴伺服系统,简述了平台伺服结构组成和陀螺定向方案。该文从双轴伺服结构模型入手,利用ANSYS有限元分析仿真得到优化的整体U型框架结构形式。试验结果表明,该平台的机械轴系误差分配方法正确,设计的伺服平台满足系统精度和车载环境的需要。

一种机械式多稳态压电俘能器及其特性研究

该文提出了一种机械式非线性多稳态压电悬臂梁装置。利用集中参数法建立了系统的数学模型,分析系统势能可知,随着系统参数的变化,系统具有多稳态的特性;采用数值仿真法分析了在简谐激励和随机激励下系统的运动状态及俘能性能。结果表明,在简谐激励下,中低频环境中系统为三稳态时具有较好的俘能特性,高频环境中系统为单稳态时具有较好的俘能特性;在随机激励下,系统为三稳态时能在较低噪声强度下越过势垒而做大幅运动,从而输出较大电压;随着噪声强度增加,阱间运动发生的频率增加,输出电压也增加。