采用温控和碘吸收池技术的发射激光稳频技术

多普勒测风激光雷达通过分析系统回波信号的多普勒频移反演出风速，为提高风场探测精度，从稳频技术方面展开研究。在稳频过程中，分别采取措施消除激光频率的长期漂移和短期抖动。针对激光频率的长期漂移，设计并研制了种子激光器温控箱，通过水浴的控温方式大大减小了激光频率的长期漂移，将激光频率稳定在±50 MHz以内；针对激光频率的短期抖动，采用以碘分子吸收池为核心器件的稳频系统，通过半导体控温方式对碘分子吸收池精确控温，控温精度达0.03 ℃，提高了稳频精度，将激光频率进一步稳定在±8 MHz以内，满足±10 MHz以内的设计精度要求。通过搭建多普勒测风激光雷达系统，对发射激光稳频装置进行系统验证，连续4组风场观测结果表明:系统探测高度为17 km，绝大部分方差在4 m/s以下，满足测风激光雷达测量指标的要求。     

一种自适应可重构宽带低抖动锁相环时钟

为满足不同速率的串行收发数据采样需求,基于可重构电荷泵阵列设计了一种低抖动宽带锁相环时钟。根据锁相环倍频系数,自适应匹配电荷泵阵列输出电流,实现了较宽频率变换的低抖动输出时钟。锁相环时钟采用40 nm CMOS工艺设计,面积为367.227*569.344μm²。测试结果表明,锁相环调谐范围为1～4 GHz,输出时钟均方根抖动为3.01 ps@1.25 GHz和3.98 ps@4 GHz,峰峰值抖动小于0.1UI。     

一种应用于阵列TDC的低抖动锁相环设计

传统的PLL（Phase Locked Loop）电路受限于环路参数的选定,其相位噪声与抖动特性已经难以满足大阵列、高精度TDC（Time-to-Digital Converter）的应用需求.本文致力于PLL环路带宽的优化选取,采取TSMC 0.35μm CMOS工艺实现了一款应用于TDC的具有低抖动、低噪声特性的锁相环（Phase Locked Loop,PLL）电路,芯片面积约为0.745mm×0.368mm.实际测试结果表明,在外部信号源输入15.625MHz时钟信号的条件下,PLL输出频率可锁定在250.0007MHz,频率偏差为0.7kHz,输出时钟占空比为51.59%,相位噪声为114.66dBc/Hz@1MHz,均方根抖动为4.3ps,峰峰值抖动为32.2ps.锁相环的相位噪声显著降低,输出时钟的抖动特性明显优化,可满足高精度阵列TDC的应用需要.     

高功率激光的功率平衡数值分析

为研究众多因素对高功率固体激光装置输出功率平衡的影响, 利用已建立的功率平衡综合分析模型初步分析了正在建造的最大固体激光装置的功率平衡问题。介绍了模型的建立过程、功能特点和主要算法。数值模拟分析了使用单一Haan脉冲波形条件下系统偏差和随机偏差对装置输出功率平衡的综合影响。结果表明, 在补偿系统偏差后, 注入能量抖动3%, 放大器增益抖动15%和频率转换失谐角抖动2%的条件下, 使用单一Haan脉冲能满足总的功率平衡要求。最后根据数值计算结果对随机偏差指标进行了初步分解。     

基于AT89C51单片机的脉冲测量仪的设计

本文详细介绍了脉冲信号测试仪的设计思路以及设计方法,通过AT89C51单片机做微控制器,进行简单的硬件设计,达到可以测量峰值、频率、周期。通过定时中断计数的方法测量频率以及周期。通过AD转换芯片达到测量幅值。测量幅值范围为DC0.3V到DC4V,测量频率范围1HZ到12KHZ。通过在Proteus7.8软件做仿真测试。根据测试结果表明,基本达到要求。     

一种具有频率抖动功能RC振荡器的设计

开关电源在其开关频率及倍频处,会辐射较大的电磁干扰能量,采用频率抖动技术可以将集中的干扰能量分散到较宽的频带上,从而降低干扰幅值.在对常见的RC振荡器分析的基础上,设计了一种带有频率抖动功能的振荡器.该振荡器中心频率为64.2 kHz,可以在一个周期8 ms内实现频率上下各抖动1.6 kHz幅值.在simoMOS 1 μm 40 V BiCMOS工艺条件下经过Hspice仿真,满足设计要求.     

基于CDCM7005的时钟设计及其在数字中频系统中的应用

高速ADC、DAC对时钟质量的要求越来越高.对此介绍了一种基于时钟同步器与抖动清除器CDCM7005的低抖动时钟设计.并分析了时钟抖动对信噪比的影响及抖动的计算,介绍了在WCDMA数字中频系统中CDCM7005的具体设计应用,引入了SignalTap这种新的测试方法,最后测试了时钟性能,计算了时钟相位噪声、抖动值和ADC的信噪比,整体指标达到设计要求.     

应用于开关电源芯片的频率抖动技术

为了减小开关电源中的电磁干扰(EMI),研究了单片开关电源中的频率抖动技术,并简要介绍了频率抖动技术及其原理。设计一个具有频率抖动功能的弛张振荡器,分析了以弛张振荡器原理为基础具有频率抖动功能的振荡器结构设计和原理。通过HSPICE仿真分析电路频谱,结果表明频率抖动技术能有效削减方波的各次谐波幅值,从而达到抑制电磁干扰的效果。重点从抖动范围、抖动周期两方面讨论频率抖动模型,频谱对比分析结果表明抖动范围±7%、抖动周期为128T的抖动模型,其谐波至少下降6 d B以上,高次谐波的峰值下降更为明显,满足6 d B工程裕量的要求,能有效抑制电磁干扰。     

高精度光纤时间频率一体化传递

为满足各工程应用领域对于高精度时间频率同步的需求,降低系统复杂度,保障大规模光纤时频传递网络的顺利建设,该文提出基于伪码调制技术的光纤时间频率一体化传递方法,设计并搭建了光纤时间频率一体化传递系统,完成了光纤单向和双向时频一体化传递。在单向时频传递试验中,分析了温度变化对于系统传输时延的影响;在双向时频传递试验中,实现了时间频率的高精度传递,系统附加时间传递抖动为0.28 ps/s, 0.82 ps/1000 s,附加频率传递不稳定度为4.94×10–13/s, 6.39×10–17/40000 s。试验结果表明,该方法实现了时间、频率一体化高精度同步,且系统附加时间传递抖动优于目前各光纤时间同步方案。     

基于优化正弦幅度相位相减法的并行高速ASIC数控振荡器设计北大核心

设计了最高采样率为1 GHz的ASIC数控振荡器电路。采用优化的正弦幅度相位相减法实现相位幅值转换功能。应用MATLAB对数控振荡器输出的数据进行定点误差分析和频谱分析,设计的数控振荡器输出的正频率信号和负频率信号功能通过分析正交混频结果间接证明。根据MATLAB分析结果设计电路,并应用并行结构实现电路结构。最终设计的数控振荡器模块应用于ADC电路。基于65 nm CMOS工艺流片后,实际测试结果表明,所设计的模块能够满足输出正频率、负频率、输出最小频率间隔为0.24414 MHz,系统精度小于l LSB和最高采样率1 GHz的设计要求。     

消除机械抖动激光陀螺闭锁误差的方法

理论分析了机械抖动激光陀螺(MDRLG)闭锁误差产生的原因,给出了闭锁误差与输入角速率、机械抖动频率和机械抖动幅度的关系。针对激光陀螺读出电路整脉冲计数解调的缺陷,提出了用抛物线方程描述激光陀螺输出信号零速率点的相位特征来补偿丢失的小角速率信息,并且利用激光陀螺零速率点相位的正弦值和余弦值以及零速率点相位的二阶导数进行闭锁误差补偿的新方法。仿真实验结果表明,在整周期采样过程中,激光陀螺最大输出误差由原来的6．25％减小到0．622％,有效地减小了闭锁误差,提高了激光陀螺的检测精度。同时该方法也使激光陀螺输出信号具有良好的稳定性和重复性。     

基于RLS算法实现激光陀螺抖动信号剥除

为了减小陀螺输出数据的时延,以满足机械抖动激光陀螺在快速跟踪中的应用,基于递归最小二乘(RLS)自适应滤波技术实现了激光陀螺抖动信号的剥除。首先对RLS自适应对消去抖算法进行了理论分析,其次通过通用串行总线接口将A/D采集的抖动反馈信号和激光陀螺计数脉冲信号传至上位机,最后基于MATLAB编写了RLS自适应程序,实现了激光陀螺抖动信号的剥除。剥除后的陀螺信号再经过11阶的有限脉冲响应滤波器和陀螺输出直接经过31阶的滤波器剩余的脉冲数基本相当,而时间延迟却明显减小。结果表明,该算法具有较快的收敛速度且能够有效去除激光陀螺计数脉冲中的抖动成分。     

二频机抖激光陀螺抖动频率与温度关系的研究

针对激光陀螺的零偏受温度影响较大,为提高陀螺精度,研究了二频机抖激光陀螺抖动频率与温度之间的关系。通过大量的重复性高低温实验,证明了抖动频率与温度的线性关系,并得到了拟合直线表达式。结果表明,抖动频率与温度具有较好的线性关系,抖动频率可作为温度测量的计量,而且具有较好的重复性。由于测量抖动频率的精度较高,故由抖动频率测量温度具有很高的分辨率。同时用抖动频率对陀螺的零偏进行补偿,提高了陀螺的精度。     

自适应滤波器在激光陀螺抖动解调中的应用

在激光陀螺信号解调领域,很难寻找到一种兼顾实时性和解调精度的方法,这大大限制了激光陀螺的应用领域。针对此问题研究了一种新的机械抖动激光陀螺的抖动解调方法。这种方法采用LMS自适应滤波器原理,分别将陀螺信号和角速率传感器的角位移信号作为基本输入和参考输入,经自适应滤波后得到解调结果。首先分析了这种新方法用于抖动解调的理论基础,并提出设计实现方法,最后给出一些与传统方法的对比结果。仿真结果表明,LMS自适应滤波器在静态和动态工作情况下都有很好的解调效果,解调残差明显减小,可有效降低系统解算负担。     

基于软核处理器的二频机抖陀螺信号处理系统

运用片上可编程系统（SoPC）技术．设计二频机械抖动激光陀螺信号处理系统。该系统以嵌入式软核处理器NiosⅡ为核心,对输出信号进行数字滤波,并协调控制高压电源、稳频、抖动驱动与噪声注入等工作单元。使用该系统对某型国产二频机抖陀螺进行测试．结果表明该系统测得的陀螺输出信号可达0．002°／h的精度,系统运行稳定可靠,能够有效控制陀螺的工作参数并监测其运行状态,达到预期的设计要求。     

机抖激光陀螺抖动随机噪声概率分布的x^2检验

运用x^2检验方法对机抖激光陀螺（RLG）抖动噪声幅度的概率芬布进行了假设检验，证明了本文所采用的随机噪声注入方法能够保证抖动幅度的随机变化服从高斯概率密度分布。     

电光调制器偏置点抖动控制对射频信号的影响

马赫-曾德尔电光调制器的偏置点控制是光载射频传输链路中一项十分关键的技术。为了分析马赫-曾德尔电光调制器偏置点抖动控制对射频信号的影响,用贝塞尔级数展开再进行频谱分析的方法对系统输出信号成分进行了理论分析,设计了马赫-曾德尔调制器任意点控制系统并进行了实验验证。用MATLAB进行仿真后可知,在输入射频功率为18dBm时,抖动信号幅度需小于45mV,2次射频信号对抖动信号引起的频率分量抑制比才能大于20dB;而在输入射频功率为10dBm时,这个幅度要小于19mV。改变抖动信号幅度进行实验,得到2次射频信号对抖动信号引起的频率分量抑制比与仿真结果误差始终保持在3dB~3.2dB左右。结果表明,马赫-曾德尔电光调制器工作在线性偏置点时,抖动信号引起的频率分量是可以忽略的;但将调制器偏置控制在最低偏置点时,对射频信号的影响不可忽略。     

二频机抖激光陀螺抖动偏频量的精确测定

采用数字信号处理技术,设计了二频机械抖动激光陀螺抖动偏频量的实时精确获取方法。从理论上说明了采用角速率绝对值和有效值的方法都能够有效地获取抖动偏频量。详细介绍了两种方法的数字化实现方法。通过仿真实验对两种数字化实现方法进行了验证,结果表明这两种实现思路是完全可行的,得到的偏频量随频率和抖幅的变化具有较好的线性。将实时获取的偏频量作为反馈量作用于抖动环路的闭环控制中,比原来的压电陶瓷反馈具有更高的可靠性,能够克服高低温带来的偏频量的变化。     

激光陀螺捷联惯导尺寸效应误差分析与补偿

在高动态条件下,加速度计尺寸效应已成为影响激光陀螺捷联惯导系统精度的重要误差源.文中从理论上分析了尺寸效应的产生机理,认为尺寸效应的产生是由于加速度计测量点不一致而引起,分析了激光陀螺机械抖动引起的尺寸效应误差.对加速度计组件在一般安装关系下的尺寸效应误差模型进行了推导.对于加速度计非正交安装情形,在常规静态标定模型基础上,推导了考虑尺寸效应后的动态标定模型.以导航速度为观测量,建立了加计组件尺寸效应误差补偿的一般模型方程.一系列的试验证明,尺寸效应补偿有效地提高了导航精度.     

机械抖动激光陀螺抖动机构的设计

抖动机构设计是机械抖动激光陀螺研制的关键技术之一。本文对抖动机构的设计方法进行了研究 ,并设计了一种实用的抖动机构。实验表明 :该机构的体积 ,刚性 ,谐振频率 ,灵敏度 ,热膨胀 ,偏频量及偏频稳定性等方面都符合抖动偏频的要求。