检索结果-内蒙古大学图书馆

电测与仪表 2012年第9期49卷 18-23页

作者：陈锐民王振宇孔政敏方彦军广东电网公司电力科学研究院广州510600 武汉大学自动化系武汉430072

针对广泛应用于供电系统的数字电能表的特点,提出一种基于全通数字移相滤波的数字电能表校准算法,该方法解决了传统计量方法计算复杂度高、实时性不好、不适宜应用于嵌入式测量装置的缺点。本算法分别从标准数字功率源校准、校验装置的... 详细信息

针对广泛应用于供电系统的数字电能表的特点,提出一种基于全通数字移相滤波的数字电能表校准算法,该方法解决了传统计量方法计算复杂度高、实时性不好、不适宜应用于嵌入式测量装置的缺点。本算法分别从标准数字功率源校准、校验装置的整体校准两方面对数字电能表的校准进行研究。针对测量不确定性,本文从各输入量的标准的不确定度与合成标准及其扩展不确定度两方面进行评估,验证了所提出算法的实用性。

关键词：全通数字滤波数字电能表校准算法测量不确定性

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高性能激光雷达探测系统关键技术研究

高性能激光雷达探测系统关键技术研究

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作者：李栋西安电子科技大学

学位级别：博士

目前基于摄像头或者毫米波的自动驾驶汽车可以实现对常规场景的识别和处理,面对突发情况,基于摄像头或者毫米波的自动驾驶汽车将会失效。为了进一步推进自动驾驶汽车的发展,在自动驾驶汽车上引入激光雷达系统是十分必要的。传统的激光... 详细信息

目前基于摄像头或者毫米波的自动驾驶汽车可以实现对常规场景的识别和处理,面对突发情况,基于摄像头或者毫米波的自动驾驶汽车将会失效。为了进一步推进自动驾驶汽车的发展,在自动驾驶汽车上引入激光雷达系统是十分必要的。传统的激光雷达系统主要存在三个缺陷。首先,系统主要采用单点光电转换器作为探测单元,从而增加系统的体积、功耗和调试成本;其次,系统需要采用专有的数字信号处理芯片实现复杂的后端处理算法,降低系统的成像效率;最后,系统采用固定的编码方式,限制激光雷达系统的普及应用。针对目前激光雷达系统存在的问题,本研究致力于研究一款低功耗、高精度、成像帧率高、可以被广泛应用的激光雷达系统样机。论文提出了一种高功率、相位受调制的多脉冲激光驱动电路,多个脉冲激光信号之间的时间间隔服从伪随机分布。利用FPGA产生伪随机数字码,通过数字时间转换器（DTC）将伪随机码转换为相应的时间间隔,DTC模块的输出驱动脉冲产生电路在一个周期内产生两个脉冲信号,两个脉冲信号之间的时间间隔与DTC输出脉冲的时间间隔相等;脉冲产生模块的输出控制激光驱动器产生脉冲激光信号。由于对激光雷达系统的光源进行编码,使得不同激光雷达系统所发出的脉冲激光信号的编码方式具有唯一性,从而可以消除不同激光雷达系统之间的干扰,同时提高激光雷达系统的抗背景光能力,当背景光强度小于70klux,激光雷达系统被误触发的概率小于1%。论文研究了一种高性能激光雷达接收系统,系统采用16线雪崩二极管（APD）作为光电探测器;通过2个8通道的跨阻放大器（TIA）和16路电压反馈型放大器将APD输出脉冲电流信号转换为脉冲电压信号同时对APD输出的脉冲电流信号进行放大;通过时刻鉴别电路将放大器输出的模拟脉冲电压信号转换为数字信号。利用温度传感器和模拟数字转换器（ADC）实时采集接收板上的温度信息,主控系统根据ADC的输出实时调整激光器和APD的驱动电压,从而确保APD的增益、激光器输出的功率和波长基本保持不变,系统的工作温度范围可以达到-10℃至55℃。论文研究了基于FPGA的多通道、多时间间隔测量的时间数字转换器（TDC）。TDC采用粗调计数器-细调计数器结合的方式,在确保TDC测量精度的前提下,提高TDC测量的动态范围。为了降低系统逻辑资源的使用和TDC工作时钟的抖动,单个通道的TDC复用一组计数器模块以及一条延迟链路单元。单通道TDC在资源消耗和测量精度基本相同的前提下,可以实现对多个脉冲时间间隔的测量。在FPGA内部实现码密度测量,根据码密度的测试结果动态调整TDC每一个延迟单元的延迟大小,降低温度变化以及电源抖动对TDC测量精度的影响。同时在FPGA内部对TDC的测量结果进行加权滤波,提高TDC的测量准度。测试结果显示:该TDC的测量准度小于300ps,TDC的测量精度小于100ps。论文提出了一种基于时刻鉴别电路、数字模拟转换芯片（DAC）和TDC的等效采样电路,通过等效采样电路实现对激光回波信号的全波形采样。基于等效采样电路得到的采样数据,利用幅度拟合算法实现对目标反射率的测量。混合幅度拟合算法包括高斯拟合算法、指数拟合算法和线性拟合算法,系统可以根据实际测量结果动态选择合适的拟合算法,提高系统的测量准度。当模拟电路未饱和时,系统通过高斯拟合算法测量目标的反射率;当模拟电路处于欠饱和态时,系统通过指数拟合算法测量目标的反射率;当模拟电路处于过饱和态时,系统通过线性拟合算法测量目标的反射率。论文提出基于FPGA的背景光抑制算法和互相关系数拟合算法（CSFA）,通过背景光抑制算法提高系统抗杂散光干扰能力,通过CSFA算法降低系统的行走误差,提高系统的测量准度。CSFA是一种改进的非线性方程最优解的求解算法,CSFA将有效拟合区间划分为多个等间隔区间,在同一个区间内,通过线性方程求解目标函数的解,相邻区间之间的斜率变化满足高斯函数的分布。相比于传统的行走误差校准算法,CSFA不需要提前通过大量实验得到补偿系数。利用所研制的激光雷达样机进行大量的室内以及室外实验,评估系统的测量精度、测量准度、空间分辨率和抗环境光干扰能力。实验结果表明所研制的激光雷达系统在测量像素为16×128时,系统的成像帧率为10帧/s;当测量距离小于20m时,系统的测距精度小于±1.5cm;在测量距离大于20m,系统测距的相对误差小于0.1%,测量范围0.4-100m。

关键词：激光雷达发射电路接收电路校准算法 FPGA 幅度拟合伪随机序列

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硅基8×8光开关阵列芯片及高速驱动和校准电路研究

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光通信技术 2024年

作者：周堋昊陆梁军高伟李鑫陈建平周林杰上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海交大平湖智能光电研究院

为满足高速光信号交换，本文设计并实现了基于拓展DLN结构的硅基8×8光开关阵列芯片，以及一套外围驱动控制电路和状态校准算法。该光开关阵列芯片分别通过热光效应与载流子色散效应来实现芯片初始状态校准与高速切换。通过采用推... 详细信息

为满足高速光信号交换，本文设计并实现了基于拓展DLN结构的硅基8×8光开关阵列芯片，以及一套外围驱动控制电路和状态校准算法。该光开关阵列芯片分别通过热光效应与载流子色散效应来实现芯片初始状态校准与高速切换。通过采用推挽驱动，降低了载流子吸收损耗，提升了开关单元的消光比，结合拓展DLN结构，有效降低了芯片的串扰。通过片上的光电探测器，结合外围驱动控制电路，并将校准算法部署在FPGA上，实现了芯片的快速状态校准，单个开关单元的校准时间低至36ms。该系统可以在较低的插入损耗和串扰的情况下实现～ns级的切换速度。通过实验测试，整个芯片在1310 nm波长处的片上插入损耗为～9dB，串扰为～-32dB，上升时间为17ns，下降时间为81ns。

关键词：光开关阵列马赫-曾德尔干涉仪驱动控制电路校准算法载流子色散效应

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时间交织模数转换器中的通道间失配校准技术研究

时间交织模数转换器中的通道间失配校准技术研究

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作者：李鑫东南大学

学位级别：博士

时间交织模数转换器（Time-interleaved Analog to Digital Converters,TIADC）是高速数据中心、毫米波脉冲雷达以及移动通信基站等通信系统向高频化、数字化发展的关键组成部分,对各类电子通信系统的发展起着至关重要的推动作用。由于... 详细信息

时间交织模数转换器（Time-interleaved Analog to Digital Converters,TIADC）是高速数据中心、毫米波脉冲雷达以及移动通信基站等通信系统向高频化、数字化发展的关键组成部分,对各类电子通信系统的发展起着至关重要的推动作用。由于版图设计和芯片制造工艺偏差等影响,导致各个子ADC通道之间呈现出不同的参数,由此所形成的通道间参数失配问题将严重限制TIADC的无杂散动态范围（Spurious-free-dynamic-range,SFDR）和信号噪声失真比（Signal-to-noise-distortion-ratio,SNDR）等核心性能指标。本论文针对TIADC的通道间失配问题,重点研究消除失配误差的数字前台校准和后台校准技术,实现显著改善性能的目的。论文的主要工作和创新点:（一）研究了TIADC通道间采样时刻失配的前台校准技术,提出了一种基于单路数字混频的前台校准算法,利用本地数字正弦与输入正弦信号的混频调制作用估计出采样时刻失配参数并通过数字滤波技术进行误差校正。该算法有效解决前台校准算法中的相位模糊问题,且不受通道间失调失配的干扰。对于一个12位四通道TIADC模型,寄存器传输级（Register transfer level,RTL）仿真结果表明,校准后采样时刻失配误差谱线的幅值均被抑制到-80d B以下,SNDR和SFDR分别达到71.6d B和80.8d BFS。（二）研究了TIADC通道间采样时刻失配的后台校准技术,提出了三种后台校准算法并进行了交叉比较:1)一种基于互相关函数自提取的后台校准算法,该算法能够适用于任意通道数的TIADC设计场景,不需要任何模拟辅助通道的参与以及互相关函数的一阶导数求解过程。对于一个12位四通道TIADC模型,行为级仿真结果表明,校准后SNDR和SFDR分别达到74.0d B和96.3d BFS;2)一种基于数字过零域均衡的后台校准算法,相较于同类校准算法,不需要额外设计抗PVT和模拟辅助电路中的比较器失调校准电路。对于一个10位四通道TIADC模型,行为级仿真结果表明,校准后SNDR和SFDR分别达到60.8d B和74.1d BFS;3)一种基于两级差值运算的后台校准算法,通过对相邻通道子ADC的输出进行两级差值以及矩阵运算,求解出各通道采样时刻失配参数并通过数字滤波技术实现误差校正。该算法不需要设置导数滤波器进行误差估计,且所有通道可以实现同时校准,突破了现有算法中不同通道之间有校准先后次序的要求。对于一个12位四通道TIADC模型,行为级仿真结果表明,校准后SNDR和SFDR分别达到74.0d B和100.7d BFS。论文对以上三种校准算法进行了交叉比较,结果表明基于两级差值运算的后台校准算法拥有最快的收敛速度,最佳的校准效果以及相对较低的设计复杂度。因此对其进行了RTL设计与仿真,结果表明,对于一个12位四通道TIADC模型,校准后采样时刻失配误差谱线的幅值均被抑制到-80d B以下,SNDR和SFDR分别达到71.7d B和80.8d BFS,失配参数达到收敛时所需的采样点数仅为4000点。（三）研究了TIADC中通道间失调、增益和采样时刻失配的综合校准技术,提出了一种基于同频数字正交本振的前台综合校准算法,相较于现有算法,避免了模拟辅助电路的设置,且不需要引入大量的矩阵和傅里叶反变换运算。通过相位差消除技术和反正切函数的近似计算,实现了较好校准性能并节省了设计资源。RTL仿真结果表明,对于一个12位四通道TIADC模型,校准后采样时刻失配误差谱线的幅值均被抑制到-82d B以下,SNDR和SFDR分别达到72.6d B和83.7d BFS。论文对基于单路数字混频的采样时刻失配前台校准算法、基于两级差值运算的采样时刻失配后台校准算法和基于同频数字正交本振的综合校准算法进行了RTL设计与FPGA实现,并结合基于12位3.6Gsps的TIADC评估板搭建测试系统进行了硬件测试分析。测试结果表明,对于基于单路数字混频的采样时刻失配前台校准算法,在498MHz正弦输入频率下,校准前后SNDR和SFDR分别提升7.8 d B和20.4 d B;对于基于两级差值运算的采样时刻失配后台校准算法,在498MHz和1448MHz正弦输入频率下,校准前后SNDR分别提升8.8 d B和15.6 d B,SFDR分别提升20.3 d B和25.7 d B;对于基于同频数字正交本振的综合校准算法,在498MHz和1448MHz正弦输入频率下,校准前后SNDR分别提升27.4 d B和24.5 d B,SFDR分别提升35.7 d B和30.7 d B。同时,以上所有提出的校准算法在校准后均能够将误差杂散的幅值抑制到-76d B以下。最后,在TSMC 4

关键词：时间交织模数转换器通道间失配校准算法信号相关性差值检测数字正交

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基于矢量网络分析技术的变频器件模型建立及特性分析

基于矢量网络分析技术的变频器件模型建立及特性分析

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作者：张柏玮电子科技大学

学位级别：博士

随着高速宽带通信和电子系统的发展,系统所承载的工作信号带宽越来越宽,调制方式也更加复杂,这将导致系统非线性效应变得越来越显著。通信系统中的微波模块是非线性效应的主要来源,特别是其中的放大和变频器件决定了整个系统的非线性响... 详细信息

随着高速宽带通信和电子系统的发展,系统所承载的工作信号带宽越来越宽,调制方式也更加复杂,这将导致系统非线性效应变得越来越显著。通信系统中的微波模块是非线性效应的主要来源,特别是其中的放大和变频器件决定了整个系统的非线性响应特性。因此放大和变频器件的非线性建模和测量,对于高速宽带通信和电子系统设计水平的提升至关重要。由于非线性效应的影响,微波模块在宽带信号激励时会出现显著的记忆效应。现阶段研究人员将微波模块的记忆效应主要归结于放大器的影响,针对放大器的记忆效应特性从机理分析、共性特征描述、高精度模型建立、新的测量方法的创立等方面进行了全方位的研究。然而随着高速宽带通信和电子系统的发展,变频器件对于微波模块记忆效应的贡献也变得越来越明显。对变频器件互调分量的研究是分析其记忆效应特性的一个重要研究点。虽然国内外学者在实验总结和模型的建立方面对互调分量上下边带表现出来的不对称性进行了一些研究,但却未分析现象背后的机理以及对其共性特征进行统一的描述。因此,亟待从互调分量的角度对变频器件的记忆效应特性进行更加深入研究。此外,变频器件的精确测量一直以来都是国内外研究的重点。虽然,利用频偏模式误差模型可以在一定程度上减小了系统误差对变频器件测量结果的影响,但是由于该误差模型的局限性,导致对变频器件测量结果的校准可能存在一定误差;因此需对频偏模式误差模型的局限性进行深入分析,并评估该局限性对不同种类的变频器件校准结果造成的影响程度。针对于以上所述的变频器件亟待解决的一系列问题,本文的主要贡献与创新如下:(1)建立了双音信号变频器件记忆效应分析模型,用于对三阶互调分量(The Third Intermodulation,IM3)的共性特征进行表征以及分析IM3分量上下边带相位不对称性的机理。分别基于简易频率响应函数(Simplified Generalized Frequency Response Function,S-GFRF)和时变调制函数(Time Varying Modulation Function,TVMF)提出了变频器件的两种记忆效应分析模型;并对这两种模型进行了理论推导和仿真及实验验证。结果表明,基于S-GFRF的记忆效应分析模型能够准确预测IM3分量幅度和相位随双音信号间距变化的共性特征;而基于TVMF的记忆效应分析模型能有效分析IM3分量上下边带相位不对称的二阶记忆效应机理。(2)通过建模分析了变频器件在双音调制大载波信号激励下的IM3分量的共性特征。在基于S-GFRF的记忆效应分析模型架构基础上,推导出双音调制大载波信号变频器件记忆效应分析模型。同时,设计了一种全新的基于矢量网络分析技术的变频器件双音测量系统。该测试系统不仅可以用于验证双音调制大载波变频器件记忆效应分析模型,还能支持变频器件数字预失真(Digital Predistortion,DPD)模型的简化。(3)设计了全新变频器件负载牵引仿真和实验系统。利用该系统对频偏模式误差模型的局限性进行了深入分析;同时利用X参数理论分析了频偏模式误差模型对变频器件校准结果准确性的影响;通过仿真与实验验证了频偏模式误差模型对不同种类变频器件校准结果的影响规律。

关键词：变频器件记忆效应矢量网络分析技术校准算法

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在片LRRM校准件研制及标定

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微波学报 2021年第1期37卷 70-73页

作者：王一帮霍晔吴爱华梁法国栾鹏中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051

研制了75~110 GHz氧化铝陶瓷衬底在片LRRM校准件,建立了校准件的电路模型。为了实现LRRM校准件高准确度的标定,还研制了多线TRL校准件。通过测量和计算相结合的方式对LRRM校准件中传输线标准的特征阻抗、延时、损耗,反射标准的延时和匹... 详细信息

研制了75~110 GHz氧化铝陶瓷衬底在片LRRM校准件,建立了校准件的电路模型。为了实现LRRM校准件高准确度的标定,还研制了多线TRL校准件。通过测量和计算相结合的方式对LRRM校准件中传输线标准的特征阻抗、延时、损耗,反射标准的延时和匹配负载的电阻、电感进行标定。分别采用标定的校准件、研制的多线TRL校准件和商用校准件104-783A对在片S参数测量系统进行校准,测量相同的衰减器和短路标准,结果显示,在75~110 GHz频段传输幅度最大偏差0.07 dB,传输相位最大偏差1.5°,反射幅度最大偏差0.02(线性值),反射相位最大偏差2.9°。

关键词：氧化铝陶瓷校准件电路模型 LRRM 校准算法

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基于LSTM-RNN的公交车到达时间预测研究

基于LSTM-RNN的公交车到达时间预测研究

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作者：李俸希重庆大学

学位级别：硕士

随时信息化的飞速发展,建设智慧城市已经成为目前的重要发展方向,作为智慧城市的重要组成部分,公交车的服务质量提升问题已经成为业界关注重点。公交车到达时间预测是提升用户乘坐体验的重要应用,其预测表现直接关系到智慧城市的体验水... 详细信息

随时信息化的飞速发展,建设智慧城市已经成为目前的重要发展方向,作为智慧城市的重要组成部分,公交车的服务质量提升问题已经成为业界关注重点。公交车到达时间预测是提升用户乘坐体验的重要应用,其预测表现直接关系到智慧城市的体验水平,本文针对公交车到达时间预测展开研究,分别针对其中涉及的GPS位置校准问题和到达时间预测模型问题展开研究,具体内容如下:(1)对国内外基于车辆的数据定位研究和公交车到达时间预测研究进行分析与总结,阐述了公交车实时位置校准和到达时间预测的必要性和特殊性。(2)分析了公交车数据集预处理方法,针对重庆公交车数据进行数据预处理,包括无效信息的去除,行驶影响因素分析等,为后续的公交车实时数据校准和到达时间预测研究奠定基础。(3)从公交车的行驶路线和原始数据入手,分析了GPS定位误差产生的原因,并对不同的坐标系和噪声点进行了预处理。然后基于各种复杂的路况制定了校准策略,综合所有路况提出了实时的校准过程。最后采用高德地图API平台,对校准前后进行了可视化对比分析,通过和其他校准方法的对比验证所提出校准策略的有效性。(4)基于高精度链路划分的行驶路线和实时位置的校准,得到了链路上的行驶时间,并由此建立实时交通流因子的预测模型和公交车到达时间的预测模型。然后通过对输入数据的预处理和模型参数的预设,构建LSTM-RNN学习模型。最后在公交车到达时间预测评价指标的基础上,对比分析验证了基于实时校准的学习模型的有效性。

关键词：公交车到达时间校准算法长期短期记忆实时交通流 LSTM-RNN

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基于矢量网络分析仪的PC应用

基于矢量网络分析仪的PC应用

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作者：赵雯西安电子科技大学

学位级别：硕士

矢量网络分析仪是现代微波测量中广泛应用的重要测量设备。因仪器测量精度本身受环境因素影响较大，在测量之前需对其进行校准，即根据校准件的已知s参数修正仪器本身带来的测量误差，对应的校准算法是当前行业的研究热点，其很大程度... 详细信息

矢量网络分析仪是现代微波测量中广泛应用的重要测量设备。因仪器测量精度本身受环境因素影响较大，在测量之前需对其进行校准，即根据校准件的已知s参数修正仪器本身带来的测量误差，对应的校准算法是当前行业的研究热点，其很大程度上影响着测量的扫描速度以及精度。另一方面传统的时域反射测量主要是通过将激励信号（冲击或者阶跃信号）送给被测件并观察记录显示在宽带接收机上时域的响应，然而理想的冲击、阶跃信号具有无穷宽的频谱。即使采用逼近的方法，也很难通过时域方法直接得到满意的效果。而当前矢量网络分析仪扫频范围很宽，据报道，目前已经出现500GHz甚至更高矢量网络分析仪。将矢网的频域测量信息转换到时域，相当于得到了更接近理想的冲击、阶跃信号。与传统的时域反射测量方法相比，具有更高的测量精度。矢网将时域、频域测量集成一体，大幅度的提高的测量范围，使得测量平台更小，成本更低，测量更精确，是当前测量领域研究的热点。　　本文主要目的是通过两个方面的研究，设计一款基于PC平台的应用软件：一方面，建立相对精确的误差模型，研究与探索更新的校准算法，从根本上减少测量误差，从而提高矢量网络分析仪测量结果的精度;另一方面，分析、研究矢网的频域数据到时域的转换，利用矢网得到被测器件的散射参数，转换至时域信息，得到传输线或者连接器中的阻抗变化，以及传输线长度和故障点的测量;实现时域的选通功能测量，研究选通功能屏蔽电路中某部分对测量结果的影响，对微波电路调试和测量中屏蔽或提取一部分结构的 S参数;根据眼图的测试功能完成高速串行互联分析，获得高速数字通信系统中被测件的数字传输性能。论文进一步研究时域测量加窗对频域测量的影响，利用时域窗函数，可以消除一些不需要的或者有干扰的测试数据，从而使在对被测器进行扫频测量时，对矢网所测得的结果的频率响应中叠加的较多多余的反射或者散射信号进行滤除处理，得到较为理想测试结果。最终在PC平台进行测量应用，并对已校准过的矢量网络分析仪的性能作出测试和评估。

关键词：矢量网络分析仪校准算法时域反射测量数字传输性能

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大功率无源调配器的研制

大功率无源调配器的研制

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作者：赵鹏举电子科技大学

学位级别：硕士

随着信息工业的进步和科学水平的提高,射频大功率器件的使用范围和领域更加多元化,所以在研制及应用中对其的测试结果的精度要求也比较高。不单单是微波器件的生产厂家希望获得其具体的测试值,购买者也具有同样的需求,特别是在大信号输... 详细信息

随着信息工业的进步和科学水平的提高,射频大功率器件的使用范围和领域更加多元化,所以在研制及应用中对其的测试结果的精度要求也比较高。不单单是微波器件的生产厂家希望获得其具体的测试值,购买者也具有同样的需求,特别是在大信号输入的情况下。而在这种大功率器件的测试系统中,调配器是必不可少的一部分。本文说明了调配器的设计原理和设计过程,该器件是构成整个大功率测量系统的关键器件,使用设计的调配器可以对被测器件的指标直接进行测试。调配器的性能指标的好坏在这个微波测试系统的实现上起到了决定性的作用,应用同轴波导为微波主体,实现6-18GHz频带的调配;利用滑块结构的水平方向和垂直方向的改变,对调配器的驻波系数和相位常数产生影响;利用电机的水平和垂直移动带动滑块来实现自动调配;利用位移传感器来精确定位滑块的位置并与电机组成一个闭环的状态;利用NI-6008采集卡读出其电压信号,并通过计算公式算出具体的位移量。并用HFSS软件对大功率无源自动调配器的微波主体做了仿真,仿真结果说明了本文设计的调配器满足对驻波和阻抗调配范围的要求。最后,加工调配器实物并对其进行了测试。针对传统调配器校准方法繁琐校准时间过长的问题,本文还设计出了一种快速的校准算法,而且对该算法理论进行编写并实现了相应的算法。通过分析传输线理论可知,调配器的反射系数的幅值和相位的值当滑块在水平方向改变时是满足一定数学公式的。因此只要我们测量滑块在固定一组水平位移,而不断的改变滑块的垂直位移时的大功率自动调配器的反射系数的幅值和相位,再分析调配器的反射系数的幅值和相位随滑块水平位移改变时的数学公式,即可知道滑块在其他水平位移上的调配器的反射系数的幅值和相位。分析比较在新型校准算法下得到的大功率自动调配器S参数和实际测试得到的S参数的误差关系,可知这种校准算法误差小,并且具备校准速度快的优势。同时,还提出了级联的网络参数法对调配器进行校准。

关键词：调配器平板同轴线级联网络参数校准算法

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基于8051内核的传感器系统研究与验证

基于8051内核的传感器系统研究与验证

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作者：刘欢福州大学

学位级别：硕士

近年来,人工智能技术和物联网发展越来越迅猛,而作为人工智能技术的基础和物联网最重要的数据接入口,传感器也越来越受到国家和行业的重视。为了满足人工智能技术和物联网的需要,传感器逐渐从过去单一化渐渐向集成化,微型化,智能化发展... 详细信息

近年来,人工智能技术和物联网发展越来越迅猛,而作为人工智能技术的基础和物联网最重要的数据接入口,传感器也越来越受到国家和行业的重视。为了满足人工智能技术和物联网的需要,传感器逐渐从过去单一化渐渐向集成化,微型化,智能化发展。微处理器带来的数字化革命,也对传统传感器造成冲击,因此研究集成了微处理器的智能传感器系统具有重要意义。本文首先阐述了智能传感器的研究背景和国内外发展现状,然后对传感器的基本特性进行了介绍,分析了集成微处理器的智能传感器的优点。以一款压力传感器为例,针对传感器输出受温度影响的特性,设计了一种二段式拟合校准算法,用于后期集成了微处理器的传感器系统的验证,实现其智能化的自校准。之后以MC8051内核为基础,考虑实际情况作出改进,采用外接EEPROM(程序存储器)的方法设计完成一款微处理器,并基于UVM方法学搭建了验证平台进行验证。另外,对完成的8051微处理器做Modelsim仿真,并在FPGA上实现简单功能性验证。针对一款温度传感器和一款压力传感器,以FPGA为基础完成微处理器和传感器的结合,分别搭建传感器系统。最后在SMIC0.18μm CMOS工艺下,对所设计改进的8051微处理器做了逻辑综合和后端版图设计并成功流片。现今众多适用于传感器的校准算法大多存在成本高,精度不高以及自动化程度低等缺点,为了解决这一问题,文中重点介绍了针对压力传感器所设计的校准算法,详述了算法的原理。针对高温会对传感器影响较大的特性,同时考虑算法复杂度以及处理器的运算等问题,在高温区采用最小二乘拟合加三次样条插值法,在低常温区则用最小二乘拟合加牛顿插值算法构造温度补偿模型,并在最后搭建完成的智能传感器系统中得到验证,实现自校准。另一方面,考虑现今对于芯片的验证多是模块级,本文基于最新的UVM方法学,采用System Verilog语言搭建了一个可复用的具有层次化的系统级验证平台,阐述了UVM方法学的基本机制,并对验证平台的每个模块进行概述,利用受约束的随机化激励和覆盖率收集等手段完成验证,这对于研究SOC系统级验证有重要意义。最后在针对压力传感器的基于8051内核的传感器系统验证中,实现了自动化校准,数据经校准算法完成校准后的误差在0.119%内,满足实际需要。同时在基于UVM的微处理器的验证中,代码覆盖率达到98.47%,功能覆盖率达到100%,完成验证目标。

关键词：智能传感器 8051微处理器校准算法 UVM 验证

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