一种新型低功耗UHF RFID标签数字基带

设计了一款符合EPC C1 G2/ISO 18000-6C协议的超高频射频识别标签数字基带处理器。采用新型数字基带结构,并运用门控时钟、异步计数器和多种低频时钟协同工作等多种低功耗设计方法,降低了标签芯片的功耗和面积。在TSMC 0.18 μm标准CMOS工艺下流片,数字基带处理器版图面积为0.14 mm²,数字部分平均功耗为14 μW。     

氮化镓基白光发光二极管的快中子辐照效应

对注入量为1×10¹⁴ cm^-2的快中子(1.2 MeV)对氮化镓(GaN)基白光发光二极管(LED)器件的辐照效应进行研究。通过测量和分析器件的电致发光谱(EL)、光功率-电流(L-I)和电流-电压(I-U)特性,发现器件辐照后光功率降低,而EL谱形状几乎没有变化,表明该注入量的中子辐照主要对器件中的蓝光LED芯片造成了损伤。进一步分析发现,中子辐照导致蓝光LED量子阱中产生大量非辐射复合中心,增加了漏电流并减小了量子阱中载流子密度,从而降低LED的输出光功率。由此,在原有GaN基蓝光LED等效电路模型的基础上,加入由中子辐照导致的影响因素,不仅有助于理解中子辐照对LED光功率的衰退影响机理,还为预测辐照后光功率的变化提供了可行性。     

一种符合IEEE 802.15.4a标准的脉冲发生器

设计了一种基于IEEE 802.15.4a标准的脉冲发生器,包括脉冲产生、BPSK调制、低通滤波三个部分。提出多路脉冲合成方法,降低了对基带工作速度的要求。提出一种适用于该协议的BPSK调制电路,将极性调制到脉冲上,同时可实现脉冲的单端转差分功能和脉冲幅度调节。设计了基于反相器跨导的G_m-C滤波器,滤除脉冲的高频成分。最后研究了电路的低功耗方案,可动态开启或关闭电路,降低了电路功耗。基于0.18 μm CMOS工艺进行电路设计。后仿真结果表明,产生的脉冲经过互相关后,主瓣宽度为1.35 ns,消耗电流约为7.1 mA,通过动态管理,电流最低可降至0.3 mA左右。     

基于微悬臂梁的高灵敏红外光子探测

提出一种基于微悬臂梁的具有较高灵敏度的新型红外光子探测方法。该方法通过测量振动悬臂梁在光压作用下振幅的变化量来探测红外光子。实验中,将红外辐射光调制成正弦型或方波脉冲,并与微悬臂梁的激励信号保持同相或反相。实验结果表明,微悬臂梁振幅的改变量与红外光功率之间存在线性关系,并在10^-4 Pa的真空环境中最小可以探测到7.4 nW的红外光功率,另外还发现,方波脉冲调制光会增大微悬臂梁的振幅响应。     

CMOS开关电源中的节能控制器的设计与实现

传统节能控制器调控CMOS开关电源中,通过脉冲频率调制的方法实现开关电源负载情况进行控制,但是该方法无法解决负载电流的大规模波动问题,抗噪性能较低,节能控制效果较差。因此,设计并实现一种基于脉冲宽度调制的低功耗CMOS式开关电源节能控制器,该控制器融合脉冲宽度调制(PWM)和脉冲跨周期调制(PSM)进行负载控制。若反馈电压取值范围波动不大,则采用脉冲宽度调制,运行时钟下降沿并关停峰值电流,输出控制波形;若波动较大,则采用脉冲跨周期调制,避免控制波形的输出,使得功率开关管处于关断状态,降低功率开关管的损耗。实验结果表明,设计的节能控制器控制CMOS开关电源具有较好的输入电压调整率和负载调整率,最高转换效率可达98%,节能控制效果较好。     

端面抽运Nd:YAP/YVO4被动调Q 1.2 μm拉曼激光

报道了半导体激光端面抽运Nd:YAP晶体产生的1080 nm基频光驱动纯YVO₄晶体的被动调Q拉曼激光特性。利用初始透过率85%的Cr⁴⁺:YAG/YAG复合晶体作为可饱和吸收体,以a切YVO₄晶体的890 cm^-1拉曼频移为研究对象,研究了一阶斯托克斯光的输出功率和脉冲特性。在抽运功率为9.87 W时,获得了平均输出功率0.76 W的1195 nm一阶斯托克斯光,转化效率为7.7%。脉冲重复频率从阈值附近约3.7 kHz持续增加至33.5 kHz。最高抽运功率下,脉冲宽度为1.5 ns,对应最大单脉冲能量为22.8 μJ,最高峰值功率为15.2 kW。     

大信号调制下DFB-LD动态特性

通过数值模拟分析了大信号调制下分布反馈半导体激光器（ＤＦＢ－ＬＤ）输出光脉冲的峰值功率、脉冲宽度、光谱随电流参数变化的规律,并得到了实验的验证。     

SOA双折射效应对超短光脉冲光谱特性的影响

探讨了半导体光放大器(SOA)中的双折射效应对超短光脉冲光谱特性的影响。双折射使得SOA对光的相位调制具有偏振相关性,TE模和TM模具有不同的光谱分布,从而总的光谱被展宽。研究表明,超短光脉冲在SOA中发生的光谱展宽中,很大程度上是来源于相位调制的偏振相关性,并与SOA的工作电流、光功率和脉冲形状等因素有关;通过在有源区中引进合适的应变和合适的波导设计,有可能消除这种不利影响。     

一种低功耗智能传感主动式标签的设计

针对普通标签不能满足一些特定的场合应用需求的问题,提出一种低功耗单片智能传感标签的设计方案。详细阐述了主动式RFID标签的设计思想、硬件结构和软件的设计方法。智能传感标签基于MSP430系列超低功耗单片机进行控制,并结合nRF2401射频芯片以及温湿度传感器SHT21S,实现传感信号的调制解调。该智能传感标签可以定时采集和存储外部温度湿度数据,能够通过无线射频识别通信上传数据并对其进行相应的分析和处理。该标签具有较高的实用性和可靠性,成本低,功耗低,具有良好的应用前景。     

基于标准CMOS的低压高效正向注入型Si-LED阵列研究

基于标准CMOS工艺的n⁺源/漏区和p-sub,设计 了一种楔形n^+pn+ 结构的硅基发光二极管(Si-LED)阵列,并经UMC 0.18μm 1P6M CMO S工艺制备。 测试结果表明, 设计的Si-LED 在 0.9~1.5V范围内正常工作,与CMOS电路的电源电压兼容,其发光 峰值波长在1100nm附近;注 入电流为390mA时,器件的发光功率可达1800nW,平均功率转换效率为3.5×10－6 。由于工作电压低、发光功率高,设计的LED器件有望在光互连领域得到广泛应用。     

W波段连续波带状注扩展互作用速调管高频电路的设计

针对W波段速调管难以实现连续波高功率的问题,设计了一个工作在TM₃₁-2π模式的W波段连续波带状注扩展相互作用速调管（EIK）高频电路,该电路采用电压20 kV、电流0.65 A,2.5 mm×0.3 mm的带状电子注,高频系统采用五个哑铃型的五间隙谐振腔,输出系统采用对称输出波导。通过理论设计和高频结构参数优化,三维PIC仿真结果显示：在输入功率0.2 W的条件下,能够获得超过1200 W的输出功率,效率和增益分别为9.35%和37.8 dB。在高频参数敏感性和误差稳定性方面,对TM₃₁模式和TM₁₁模式进行了详细的对比分析。     

基于物联网技术的温室大棚种植园环境监测系统

针对现有温室大棚种植园环境监测的缺陷和不足,采用物联网技术,设计对温室大棚远程监控的系统。文中提出了模糊功率控制算法,以接收信号强度和丢包率变化作为模糊控制器的输入,实现对传感器节点的发射功率自动调整。以低功耗CC2530为处理器,通过传感器节点模块采集数据后传输到汇聚节点模块,再由汇聚节点模块传输数据到网关节点模块,最后通过GPRS模块将数据上传到服务器。实验结果表明,所提系统运行稳定,采集的数据准确,可以实现对温室大棚种植园的环境监测。     

CATV光网络设备原理及应用第十八讲光探测器的原理及结构

(上接第14期) 光探测器在光纤传输系统中的任务是光电转换.在信号的光传输链路中,光探测器是光接收机的心脏部件,对于强度调制系统,光探测器把输入的光束的强度变化转换为相应的电流变化;对于外差检测系统,光探测器把信号光束电场与本振光束电场之积转换为相应的电流,其变化规律反映信号光的频率变化或相位变化.另外,在光传输链路的监测、探测系统中,光探测器还广泛用作光强传感器,例如,在激光器组件中包含光探测器,用以实现发送光功率的自动控制;在光纤放大器中,用光探测器感知输入输出光功率的大小,以实现放大器的状态控制.     

一种新型光纤加速度传感器的研究

基于光强调制原理以及耦合效率与纵向偏移距离 的关系,设计出了一种新型的光纤加速度传感器,突破传统 加速度传感器检测技术要求,实现高精度、高灵敏度以及具有快速响应能力。在发射光纤发 射光功率不变的情况下, 接收光纤的位置随系统振动而上下微动,从而导致接收的光功率发生变化。实验得到了在接 收光纤位移量由0～40μm变 化范围内接收光功率的变化规律和光功率随位移变化的拟合曲线。当接收光纤位移量为0时 ,两根接收光纤接收到的光功率大小相等;当位移量达到40μm 时,两根接收光纤的光功率差达到最大,模场分布差别最明显。实验研究了光 纤加速度传感系统的频率响应特性,得到了光纤加速度传感器频率响应特性曲线。在同一 实验平台上,通过与标准加速度计的测量数据对比,验证了本文光纤加速度传感器测量性能 的有效性和可靠性。     

基于新型RFID的无线无源气体传感器研究

基于射频识别(RFID)的无线无源气体传感器通过敏感材料对RFID天线进行调制,从而实现气体敏感,但其存在只能定距离检测,检测距离短,实用性差等问题。该文提出了一种具有阻抗型负载接入、驱动和检测功能的新型RFID芯片,研制出一种基于新型RFID芯片的无线无源气体传感器,实现了对含磷有毒有害气体的无线无源检测,检测下限可达5×10^-6,检测距离可达1.6 m。结果表明,传感器检测精度不受距离变化的影响,从而展现出较好的应用前景。     

基于硅基双微环谐振腔的高灵敏度电流传感器

提出并制作了基于硅(Si)基双微环谐振腔的高灵敏 度电流传感器。所设计的Si基双微 环谐振腔的输出功率对波导内传输TE模的有效折射率变化非常敏感,探测由有效折射率变 化造成的输出功率改变可实现高灵敏度微弱电流传感。在设计的Si基微环上集成了具有较高 加热效率的TiN 电阻,当有电流通过该电阻时,电阻发热并改变波导内传输TE 模的有效 折射率,最终造成微环输出功率改变。通过光功率计检测不同输入电流下微环输出功率,即 可 实现对电流的测量。实验结果表明,制作的微环传感器在测试范围为0～6mA时,灵敏度 高达1575dBm/A,线性相关系数 R²大于0.999     

基于嵌入式技术的超低功耗红外光通信系统设计

为了解决红外光通信存在传输方向单一和消耗功率高问题,设计基于嵌入式技术的超低功耗红外光通信系统,系统单片机使用改进型STM32,将超低功耗红外发射装置嵌入到红外光通信系统中,该装置通过固定载波频率将输入音频信号,通过发送校准模式和音频传输模式调制为高频方波信号后,采用红外光管向外发射信号,并在电路中增加功率负载电流实现限流,降低红外光发射电路功耗。红外接收装置通过共射级放大电路接收信号,采用脉冲宽度调制(PWM)调制信号,实现信号高质量、低功率传输。红外通信模块实现红外发射装置和接收装置间信号的双向传输。系统采用保护驱动模式、中断模式与用户模式的红外通信协议栈,最大程度降低系统通信能耗,提高系统通信效率。实验结果表明:该系统能够实现信号和温度信号的有效传输,在休眠和正常运行时的功耗均较低,误码率低,是一种功率消耗低、通信质量高的红外光通信系统。     

基于BGO晶体的磁光式冲击电流传感器及其信号处理

本文提出了一种基于偏振检测原理,采用Bi₄Ge ₃O₁₂(BGO)晶体的磁光式冲击电流传感器,可以测 量幅值范围10 kA到90 kA的8/20 μs冲击电流。由于冲击电流的持续时间极短,光源功率漂移对测量的干 扰可以忽略,偏振检测结构可以保证测量结果的正确性。由于BGO晶体具有维尔德常数大的 突出优点,传 感器可以获得较高的测量灵敏度。利用小波分解法,并以信噪比(SNR)和平滑度(SR) 作为去噪结果的 评价标准,确定了合适的小波函数(Daubechies Db7)和分解层数(5层),有效地去除了 测量结果中的干 扰噪声。此电流传感器的灵敏度达到0.262°/ kA,具有较好的线性度,且冲击电流幅值的测量误差控制在 ±5%以内。本文所提出的电流传感器具有结构简单、性能可靠的优点,适用于雷电流测试、 核物理实验和高功率脉冲激光研究等恶劣环境下的冲击电流测量。     

半导体激光器的设计与数值研究

设计了半导体激光器的模型,它包含两个半导体光放大器(SOA),其中一个SOA充当调制器(调制SOA),另一个SOA充当增益介质(增益SOA)。对该模型进行了理论分析及数值模拟,结果表明:适当调节调制SOA的偏置电流,在增益SOA的偏置电流实现小信号净增益大于零的情况下,激光器能够输出高峰值功率、窄脉宽的锁模脉冲;调节注入脉冲,最终可以输出重复频率为25GHz的稳定光脉冲序列。     

不同陡峭边沿的皮秒光脉冲经半导体光放大器后的时域特性分析

分析了具有不同徒峭程度边沿的皮秒光脉冲通过半导体光放大器后输出脉冲的时域特性，其中着重考虑了输出脉冲的峰值功率和脉冲宽度的变化。结果表明：输出脉冲的峰值功率、脉冲宽度与输入脉冲的峰值功率、输入脉冲边沿的徒峭程度以及半导体光放大器的偏置电流密切相关。