检索结果-内蒙古大学图书馆

光通信技术 2025年

作者：罗熳冯瑞谭秋林中北大学微纳器件与系统教育部重点实验室

为了满足光通信技术研究的需要，本文研究设计了一种工作在ku波段的六边形反射型超表面。提出的超表面为无源线极化超表面，其结构为单层，顶层为实现相位控制的铜层金属层，底层为金属背板，中间介质层为聚酰亚胺，厚度为1mm。组阵后... 详细信息

为了满足光通信技术研究的需要，本文研究设计了一种工作在ku波段的六边形反射型超表面。提出的超表面为无源线极化超表面，其结构为单层，顶层为实现相位控制的铜层金属层，底层为金属背板，中间介质层为聚酰亚胺，厚度为1mm。组阵后的超表面在14GHz频点下仿真得到的电场相位呈一模态涡旋状分布，电场幅度呈“甜甜圈”状，其中心位置存在明显电场强度为0的点，仿真结果与设计吻合。对超表面进行加工测试，同样也得到了一模态的涡旋相位分布，其中心位置电场强度仍存在零点，该超表面实物测试与仿真结果基本吻合。

关键词：轨道角动量涡旋电磁波六边形反射型超表面 ku波段无源线极化

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MEMS高温压力传感器复合金属层可靠性研究

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仪表技术与传感器 2025年第2期 22-27页

作者：杜康乐雷程梁庭肖楚译王旦旦罗后明中北大学微纳器件与系统教育部重点实验室

为解决MEMS压力传感器因复合金属层形貌翘曲导致高温失效分析后出现失效的问题,文中提出了3种制备复合金属层的工艺方法,经过逐步模拟键合过程,观察每增加一步工艺对应复合金属层的形貌,通过场发射扫描电子显微镜观察复合金属层的形貌,... 详细信息

为解决MEMS压力传感器因复合金属层形貌翘曲导致高温失效分析后出现失效的问题,文中提出了3种制备复合金属层的工艺方法,经过逐步模拟键合过程,观察每增加一步工艺对应复合金属层的形貌,通过场发射扫描电子显微镜观察复合金属层的形貌,最后在300℃、保持100 h高温条件下验证传感器的可靠性。采用常温溅射—光刻图形—IBE刻蚀制备出的复合金属层形貌完整且分层明显,模拟键合实验后复合金属层依然未出现翘曲现象,经300℃高温考核后,传感器零位输出稳定在4.5 mV左右,零点漂移为0.906%,时漂约为7.76μV/h,验证了该方案在高温失效分析下的可行性。

关键词： MEMS压力传感器复合金属层翘曲高温考核模拟键合过程常温溅射

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基于FPGA的多通道高速信号同步采集系统

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仪表技术与传感器 2025年第1期 79-84页

作者：王宽敏刘文怡中北大学微纳器件与系统教育部重点实验室

为解决现有的直接采样方式的信号采集系统通道数量少、通道间同步误差较大的问题,设计了一款基于FPGA的多通道高速信号同步采集系统。系统采用2片FPGA分别作系统控制与数据传输,4片AD9208实现8通道模数转换,DDR4型SDRAM进行数据缓存,基... 详细信息

为解决现有的直接采样方式的信号采集系统通道数量少、通道间同步误差较大的问题,设计了一款基于FPGA的多通道高速信号同步采集系统。系统采用2片FPGA分别作系统控制与数据传输,4片AD9208实现8通道模数转换,DDR4型SDRAM进行数据缓存,基于快速傅里叶变换算法实现同步误差检测。测试结果表明:系统在14 bit采样精度下,可对8路模拟输入信号进行超过2 GSa/s的同步采样与缓存,通道间最大误差小于2 ps。多次上电测试结果显示,系统数据同步传输链路稳定。

关键词：信号采集 FPGA AD9208 JESD204B 相位检测多通道同步

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MEMS高温压力传感器耐高温引线结构优化

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压电与声光 2024年第3期46卷 386-391页

作者：刘润鹏雷程梁庭杜康乐中北大学微纳器件与系统教育部重点实验室山西太原030051

绝缘体上硅(SOI)高温压力传感器可在高温(高于125℃)下工作。通常情况下构成惠斯通电桥的电阻单独处于压力敏感区,以提高其灵敏度,但在其工作期间压力传感器器件区电阻重掺区与金属引线连接处存在一定高度差,在加压加电高温环境下此处... 详细信息

绝缘体上硅(SOI)高温压力传感器可在高温(高于125℃)下工作。通常情况下构成惠斯通电桥的电阻单独处于压力敏感区,以提高其灵敏度,但在其工作期间压力传感器器件区电阻重掺区与金属引线连接处存在一定高度差,在加压加电高温环境下此处热应力变大,金属引线因过热而出现金属引线断裂或失效,无法满足高温需求。在此基础上研究了一种硅引线技术,使其与压敏电阻处于同一高度层,金属引线平铺在硅引线上端,经退火后形成良好的欧姆接触。实验测试表明,该方案能使压力传感器在300℃高温环境下正常工作,金属引线与电阻区连接完好,传感器敏感区应力降低接近50%,且优化后传感器灵敏度符合设计要求。

关键词：绝缘体上硅(SOI) 高温压力传感器器件区电阻高度差硅引线

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宽温度范围下多通道高精度模拟量输出板卡设计

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仪表技术与传感器 2024年第1期 25-30页

作者：高晨程洪应平党立志张会新中北大学微纳器件与系统教育部重点实验室

针对无人机综合测试领域对复杂温度环境下模拟量信号输出的精度以及通道数量的需求,设计了一种宽温度范围下多通道高精度模拟量输出板卡。系统采用FPGA作为主控单元,使用分辨率为16位的D/A转换器AD5372,利用DS18B20温度传感器实时监测... 详细信息

针对无人机综合测试领域对复杂温度环境下模拟量信号输出的精度以及通道数量的需求,设计了一种宽温度范围下多通道高精度模拟量输出板卡。系统采用FPGA作为主控单元,使用分辨率为16位的D/A转换器AD5372,利用DS18B20温度传感器实时监测系统工作温度,进行模拟量输出的温度校准,最终实现在0~85℃条件下精准输出64路模拟量信号,输出范围在-10~10 V。为提高通用性和标准性,系统支持千兆以太网、LVDS、RS4223种数据通讯接口,并配备上位机软件实现人机交互。经实际工程验证,在0~85℃条件下输出的模拟量信号误差均在±0.5 mV以内,符合系统设计指标,为无人机测试领域产生多通道高质量的模拟量信号提供了成熟可靠的工程化解决方案。

关键词：无人机测试系统温度校准高精度模拟量 FPGA

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具有长光程气室的小型化NDIR气体传感器设计

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红外与激光工程 2025年

作者：王奕杰张心茹张磊樊磊谭秋林中北大学微纳器件与系统教育部重点实验室中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室

工业排放的大量二氧化碳是导致全球变暖的主要原因之一，引发极端天气事件频发、海平面上升、冰川融化等严重问题，非分光红外（NDIR）传感器具有长期稳定性和快速响应性，被广泛用于工业CO2排放监测。然而，NDIR传感器的精度受到光程... 详细信息

工业排放的大量二氧化碳是导致全球变暖的主要原因之一，引发极端天气事件频发、海平面上升、冰川融化等严重问题，非分光红外（NDIR）传感器具有长期稳定性和快速响应性，被广泛用于工业CO2排放监测。然而，NDIR传感器的精度受到光程长度的影响，小型化NDIR传感器的体积限制了光程长度，导致传感器灵敏度不足，精度较低。针对上述问题，创新性地设计了一款具有长光程气室的小型双通道NDIR二氧化碳浓度传感器。该传感器具有多段折返型气室结构，在紧凑的尺寸（30mm×30mm×11mm）内实现了208.47mm的有效光程，显著提升了传感器的灵敏度。传感器内部通过具有二阶带通滤波器的小信号调理电路，降低了数据传输过程中的噪声干扰。此外，采用遗传算法优化的BP神经网络，构建了探测器双通道输出值、气室温度与二氧化碳浓度之间的关系模型，在实现温度补偿的同时减少了非线性误差的影响，提高了测量的准确性。最终经过测试，该系统能够在的-10℃～40℃范围内，实现0～3%浓度下的测量，绝对误差在0.043%以内，均方根误差为0.99，对小型化NDIR气体传感器的研究提供了有价值的参考。

关键词：气体传感器 NDIR 温度补偿反向传播神经网络遗传算法

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芯片原子钟的集成反射型气室设计、制造和测试

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中国激光 2025年第1期52卷 94-99页

作者：王涛龙中北大学微纳器件与系统教育部重点实验室山西太原030051 成都天奥电子股份有限公司四川成都610037

芯片原子钟由于其低功耗和低成本的优势而得到越来越多的关注,进一步提高芯片原子钟的集成度已成为主要的趋势。微加工原子气室的光学元件分立是实现芯片原子钟小型化的主要障碍。提出一种基于湿法腐蚀的超紧凑片上单腔原子气室制备方... 详细信息

芯片原子钟由于其低功耗和低成本的优势而得到越来越多的关注,进一步提高芯片原子钟的集成度已成为主要的趋势。微加工原子气室的光学元件分立是实现芯片原子钟小型化的主要障碍。提出一种基于湿法腐蚀的超紧凑片上单腔原子气室制备方案。在碱性溶液中加入表面活性剂,利用各向异性腐蚀技术制造出45°的平坦镜面,通过蒸发法引入铯蒸气,实现了长度为6 mm的单腔原子气室的低成本微加工。所制备的新型原子气室的频率稳定度为1.23×10^(-10)@1 s。结果表明,与传统微加工的垂直式原子气室相比,反射型原子气室的短期频率稳定度满足要求且与封装系统兼容。

关键词：芯片原子钟碱金属气室湿法腐蚀微机电系统

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基于FPGA的智能多路绝缘测试平台国产化设计

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仪表技术与传感器 2024年第5期 32-37页

作者：赵国文姚玉林张会新中北大学微纳器件与系统教育部重点实验室 91515部队

针对当下工业生产领域愈来愈繁复的电缆网与系统阻值的测试需求以及国内绝缘测试技术发展不够充分的现状,基于型号为HWD2V1000国产FPGA,提出了智能多路绝缘测试平台的国产化设计。绝缘测试平台具有静态、导通、绝缘3种测试模式,分别采... 详细信息

针对当下工业生产领域愈来愈繁复的电缆网与系统阻值的测试需求以及国内绝缘测试技术发展不够充分的现状,基于型号为HWD2V1000国产FPGA,提出了智能多路绝缘测试平台的国产化设计。绝缘测试平台具有静态、导通、绝缘3种测试模式,分别采用开尔文测试法和二线法,该绝缘测试平台全自动化、智能化,测试效率相较传统测试方法显著提升;能够对可拓展的多通道(>200点)中的任意测点设置3种阻值测试模式,测试阻值范围能覆盖至0.01~100 MΩ,测试误差在10%以内;全国产化设计,不依赖国外器件或模块,技术完全自主可控。

关键词： FPGA 绝缘测试仪电缆网测试国产化开尔文测试法

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基于FPGA和LoRa的燃烧室振动信号无线测试装置设计

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仪表技术与传感器 2024年第3期 50-56页

作者：王峥岩洪应平张会新中北大学电子测试技术国家重点实验室微纳器件与系统教育部重点实验室

燃烧不稳定性问题可引起大幅的机械振动,严重影响发动机正常工作。为满足新型试验需求,针对传统燃烧室测试装置灵活性不足、可靠性差等问题,设计了一种基于FPGA和LoRa的燃烧室振动信号无线测试装置,以FPGA作为主控单元,将前端高速AD采... 详细信息

燃烧不稳定性问题可引起大幅的机械振动,严重影响发动机正常工作。为满足新型试验需求,针对传统燃烧室测试装置灵活性不足、可靠性差等问题,设计了一种基于FPGA和LoRa的燃烧室振动信号无线测试装置,以FPGA作为主控单元,将前端高速AD采集的振动传感器数据存入Flash,通过LoRa技术并结合以太网的高速运行,在PC端进行远程操控和数据处理。试验表明:该装置可以实现至少500 m开阔距离内待测燃烧室振动信号的可靠测试,工作稳定,实时性强。

关键词：燃烧稳定性测试装置 LoRa FPGA 振动信号

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基于电感峰化技术的跨阻放大器研究

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光通信研究 2024年

作者：李谦赵中梁庞俊奇张磊谭秋林中北大学微纳器件与系统教育部重点实验室中核山东核能有限公司

【目的】随着光通信技术的传输速率快速增长，低功耗、小型化、宽带宽的光放大器是影响高速光通信的关键因素。文章基于低成本的130 nm的互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺技术，设计了一种应用于光通信系统中的宽带宽跨阻放大器(TIA)... 详细信息

【目的】随着光通信技术的传输速率快速增长，低功耗、小型化、宽带宽的光放大器是影响高速光通信的关键因素。文章基于低成本的130 nm的互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺技术，设计了一种应用于光通信系统中的宽带宽跨阻放大器(TIA)，可实现10 Gbit/s的高速数据传输。【方法】光电探测器寄生电容会在系统传递函数中产生一个主极点，对带宽和噪声性能产生不良影响。为了突破这一限制，文章结合电感峰化技术设计了一种基于有源反馈结构的光放大电路。电路的供电电压为1.3 V，改进了传统共源共栅结构作为输入级以隔离输入寄生电容对带宽的影响，并建立小信号等效模型对电路的传递函数进行分析。文章所提结构降低了输入阻抗，利用有源反馈和电感峰化技术拓展了带宽。放大电路由带隙基准(BGR)提供精确、稳定、不受温度影响的偏置电压，保证晶体管的最佳工作点以提升系统的稳定性。为了验证该结构的可靠性，使用Cadence软件的Spectre工具对电路进行设计仿真。【结果】仿真结果显示，当输入寄生电容取经典值0.25 pF时，该结构的-3 dB带宽达到了9.23 GHz，功耗仅为23.5 mW，等效输入电流噪声低于35.43 ■，传输速率为10 Gbit/s的信号眼图抖动较小，垂直张开度表现良好。【结论】结果表示TIA的信号传输效果良好，该设计能够满足10 Gbit/s传输速率的光接收机设计要求，在高速光通信集成电路领域有很大的参考价值。

关键词：跨阻放大器有源反馈峰化电感 -3 dB带宽带隙基准

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