针对微机电系统(MEMS)陀螺仪易受影响且随机误差较大, 导致建立模型不准确和测量精度低的问题, 该文提出了一种改进的自适应卡尔曼滤波方法。首先建立ARMA模型, 在传统卡尔曼算法中引入衰减系数以减小系统旧值的影响, 同时引入基于系统新息突变的预测误差矩阵清除系统的突变值。使用Allan方差对原始陀螺仪数据和滤波后的陀螺仪数据进行分析对比。结果表明, 实验所用陀螺仪的角度随机游走、零偏不稳定性和角速率随机游走至少小了1个数量级, 标准差明显减小, 这表明改进算法有效抑制了随机噪声, 提高了MEMS的性能。

半球谐振陀螺是一种新型振动陀螺仪, 在装备领域有着广泛的应用前景。制造误差、干扰源及工作环境的变化影响了半球谐振陀螺的快速启动性能。该文分析了半球谐振陀螺输出的影响因素, 讨论了谐振子品质因数(Q)值特性、装配、温度及信号干扰对快速启动性能的影响, 并针对敏感器制造和信号处理进行了优化改进。结果表明, 优化改进后的半球谐振陀螺可在通电3 min内达到稳定, 相比改进前的大于1 h有显著提升。

为了俘获更大的能量, 提出了一种含槽变截面悬臂式压电俘能器。首先, 梁形式采用给定的指数函数进行变化, 并且在内部挖槽; 其次, 推导对应的振动方程, 参考相关文献确定振型表达式, 进而写出相应的特征方程,推导出电压和输出功率表达式, 并根据电压和输出功率确定最优指数。结果表明, 在保持梁长度不变的前提下, 锥形梁的弯曲程度系数越大, 则输出电压及功率越大, 但系统的特征频率也将变大。

利用压电振动能量收集技术具有的力-电耦合效应高, 无电磁干扰, 机构简单等特点, 该文提出了一种对称式自供电同步电荷提取电路(SSP-SECE), 使用互补三极管实现同步开关控制, 通过导向二极管与检测电容可实现峰值自检测。使用Multisim软件建模仿真测试了电路方案的合理性, 实验验证了电路的有效性。实验结果表明, 采用优化设计的SSP-SECE接口电路使负载电阻功率比标准能量采集电路高约4.23倍, 相对于SECE电路整体提升了23.02%。

基于磁电偶极子天线的Γ型耦合馈电结构, 该文设计了一款具有轴向辐射特性的轻薄超宽带双极化交叉偶极子天线。通过正交放置两个Γ型耦合馈电结构和两对环形电偶极子单元, 获得了双线极化特性。Γ型耦合馈电结构将同轴线内的电磁能量引导至距离金属反射平板上方λ/4(λ为波长)处的电偶极子, 实现了轴向辐射。经过加工和测试表明, 该天线的相对阻抗带宽为83.9%(1.35~3.30 GHz), 带宽内具有稳定的轴向辐射特性, 其轴向增益从7.9 dBi到8.6 dBi变化。结果表明,测试和仿真结果吻合良好, 证明了该设计的有效性。

介绍了一种可满足第二代北斗客户端用B3波段载频滤波的声表面波(SAW)射频滤波器。该滤波器采用“5换能器纵向耦合结构＋谐振器”的混合型设计方案, 在充分考虑了SMD3030A封装及键合引线寄生影响后, 成功研制出-1 dB带宽35 MHz、插入损耗2.2 dB、矩形系数1.9的滤波器产品。结果表明, 仿真与实测吻合性较好, 证明了该设计方案的可行性。

该文研究了化学机械抛光(CMP)条件下, 锗单晶在含HNO3的SiO2抛光液中的腐蚀过程。通过改变抛光时间, 分析锗单晶表面状态的变化规律。结果表明, 在SiO2抛光液pH值为1~2时, SiO2抛光液中存在 Si—OH和 Si—O-形式; 锗单晶先与HNO3反应生成Ge(NO3)4, 而后Ge4+的含氧酸盐会剧烈水解生成Ge—OH, Ge—OH 继续反应并以Ge—OH2+形式存在。由于表面电荷的吸引, Si—O-和Ge—OH2+在锗单晶表面生成Si—O—Ge软化层, 从动力学角度加快了腐蚀速率, 促进了表面抛光的程度。抛光时间为15~20 min时, 机械抛光和侵蚀的法向速度处于平衡状态, CMP抛光后锗单晶表面粗糙度Sa≤0.8 nm, 10倍显微镜下无划痕、麻点。

该文采用泵浦光纤预拉方法得到一款泵浦耦合效率82%, 信号光通过率98%, 信号输入与泵浦输入隔离度33 dB, 泵浦光反向隔离度24 dB的高效熔锥型侧面泵浦耦合器。将该耦合器应用于自制的20 W脉冲激光器, 实现了峰值功率为7 kW的稳定激光输出。研究结果表明, 所研制的熔锥型光纤侧面泵浦耦合器在高功率光纤激光器和光纤放大器中具有很好的应用前景。

该文基于金丝键合工艺和薄膜工艺, 实现了一种低插损、小型化毫米波调谐微带滤波器。首先提出了一种加载矩形孔的半波长开路可调谐振器, 通过在不同矩形孔上键合金丝来改变谐振器的等效电感值, 从而改变谐振频率。然后利用所提出的可调谐振器实现了一种Ka频段五阶调谐带通滤波器, 通过改变键合金丝状态来调谐频率, 实现仿真和实测结果之间的偏差修正, 解决了在毫米波频段由于介电常数批次性差异以及加工误差等因素造成的窄带滤波器频率偏移的问题。为了验证其可行性, 对五阶调谐微带滤波器进行仿真、优化、加工及测试。结果表明, 该滤波器的通带可调范围为35.35~35.95 GHz, 插入损耗小于4.6 dB, 能够实现所需通带。

直接数字频率合成器(DDS)具有转换时间快, 频率精度高, 频带宽等特点, 作为现代电子设备的重要部分, 现已广泛应用于电子领域。该设计将现场可编程门阵列(FPGA)与DDS相结合, 采用自顶向下的模块化设计思想、反馈网络的流水线结构及频率自增设计, 以达到扫频效果, 并基于CORDIC算法实现相-幅转换, 以降低硬件资源消耗, 最终在Quartus Ⅱ开发环境中进行仿真测试。经CORDIC算法计算后输出的正弦波和余弦波幅值分别为32 768和56 758(16位十进制), 输出的正弦和余弦值与预期结果相比, 其相对误差仅为6.1×10-5和9.9×10-5。仿真结果表明, 该设计方案能有效地解决传统声表面波无线无源传感系统中DDS杂散分量大, 时延高及功耗高等问题。