1 上海理工大学 机械工程学院，上海 200093
2 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所，江苏 苏州 215163
3 国网物资有限公司，北京 100120
为了满足脉冲电场消融的应用需求，解决单极性脉冲电场分布不均匀的问题，研制了一台基于半桥结构的主电路、具有纳秒级前沿的高重复频率双极性亚微秒高压脉冲电源。该脉冲电源由FPGA提供控制信号，经过驱动芯片放大控制信号后，利用光耦隔离驱动多个SiC MOSFET。驱动电路所需元器件较少，信号控制时序简单，可提供负压偏置，使开关管可靠关断，提高了电路的抗电磁干扰能力，使电源能稳定运行。通过电阻负载实验，对比分析了不同栅极电阻对驱动电压的影响，驱动电压上升沿时间越短对应的双极性高压脉冲前沿越快。实验结果表明：所设计的高频双极性脉冲电源在100 Ω纯阻性负载上能够稳定产生重复频率双极性纳秒脉冲，输出电压0～±4 kV可调，脉宽0.2～1.0 μs可调，正负脉冲相间延时0～1 ms可调，上升沿和下降沿60～150 ns之间。该双极性脉冲电源电路设计结构紧凑，能满足应用的参数需求。
双极性脉冲 脉冲电源 高重复频率 功率MOSFET 光耦隔离 bipolar pulse pulse power high repetition rate power MOSFET photocoupler isolation 强激光与粒子束
2024, 36(2): 025005
1 中国矿业大学 力学与土木工程学院, 徐州 221116
2 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室, 徐州221116
3 河南省洛阳宇航爆破工程有限公司, 洛阳 471000
4 淮南职业技术学院 能源工程学院, 淮南 232001
爆破拆除典型钢筋混凝土烟囱过程中, 切口角度的合理选择是爆破拆除成功的重要因素。为确定切口角度的选取范围, 根据余留截面的受力和破坏特征, 采取隔离法, 建立应力求解和应力及弯矩条件的理论模型: 推导出余留截面上任意角度位置的应力求解公式, 并定义了一个修订系数k来表达非切口截面上部的筒体, 对余留截面不同角度位置产生的压应力影响效果的差异; 建立筒体倾倒的应力及弯矩条件, 结合应力求解公式与倾倒条件得出切口角度的选取范围。结合实际工程案例进行分析, 研究结果表明: 随着切口角度的增大, 最大拉应力、最大压应力以及切口上部筒体产生的弯矩均呈现增大的趋势, 而余留截面的抵抗力矩则呈现减小的趋势; 最大拉应力达到材料强度极限时可得到切口角度的选取上限, 两种弯矩相等时即可确定切口角度的选取下限; 切口角度的改变对应力变化的影响要大于切口高度。工程案例中实际切口高度选择为4.5 m的条件下, 依据所建立的理论模型得到切口角度的选取范围为[198°,237.6°], 而实际切口角度为216°, 处于理论选取范围之内, 进一步验证了理论模型的可靠性, 以期待更广泛地应用并指导工程实践。
钢筋混凝土烟囱 隔离法 应力及弯矩求解 应力及弯矩条件 切口参数 reinforced concrete chimney isolation method stress and bending moment solving stress and bending moment conditions incision parameters
1 上海电力大学 电子与信息工程学院，上海 200082
2 中电科微波通信(上海)有限公司，上海 200000
根据通信系统中对超宽带传输的要求，设计了一种基于共面波导馈电(CPW)的高隔离度二阻带超宽带多输入多输出(MIMO)槽天线。天线由两个正交放置的辐射贴片组成，印制在FR4介质基板上，辐射贴片为矩形与半圆形相结合的渐变形结构。在辐射贴片处刻蚀C形槽，以及在辐射贴片背部加载开口谐振环(SRR)，可抑制WLAN和X波段的干扰。通过引入栅栏形枝节，提高了MIMO天线的隔离度。实测结果表明，该天线工作带宽为3.00~10.66 GHz，此范围内端口隔离度S21均低于-27 dB，在5.11~5.96 GHz和6.82~7.86 GHz处具有阻带特性，包络相关系数(ECC)均小于0.03，可应用于需要抑制多个窄带信号干扰的超宽带MIMO通信系统。
超宽带 二阻带 隔离度 开口谐振环(SRR) 栅栏形隔离枝节 UWB CPW CPW dual notched-bands isolation SRR fence-shaped isolation branch
1 上海电力大学 电子与信息工程学院，上海 201306
2 中电科微波通信(上海)有限公司，上海 201802
为满足高速率无线通信对超宽带(UWB)传输的要求，该文设计了一种高隔离度超宽带多输入多输出(MIMO)槽天线。天线采用共面波导(CPW)馈电，印制在相对介电常数为4.4的FR4介质基板上。通过对天线地板切角，天线实现了良好的阻抗匹配。实测阻抗带宽为2.88~11.18 GHz，相对带宽达118.1%。为了降低耦合度，两个辐射单元间采用中和线结构，实现了天线的高隔离度。实验表明，在工作频带内，天线的端口隔离度大于20 dB，包络相关系数(ECC)小于0.002，分集增益(DG)大于9.996 dB，分集性能良好，该天线适用于超宽带无线通信系统。
超宽带天线 共面波导馈电 中和线 槽天线 高隔离度 MIMO天线 ultra wideband antenna coplane waveguide feed neutralization line slot antenna high isolation MIMO antenna
宁朝东 1,2,3湛永鑫 1,2,3吴倩楠 2,3,4王俊强 1,2,3李孟委 1,2,3
1 中北大学 仪器与电子学院, 太原 030051
2 中北大学 前沿交叉科学研究院, 太原 030051
3 中北大学 微系统集成研究中心, 太原 030051
4 中北大学 理学院, 太原 030051
针对单刀多掷开关(SPMT)在相控阵雷达、宽带收发器中用于切换滤波器和传输线时需要满足宽频带、高隔离度的性能需求, 设计了一种宽频带、高隔离度的MEMS单刀三掷开关(SP3T)。通过ANSYS电磁仿真软件中的HFSS模块对MEMS SP3T开关进行优化, 利用COMSOL软件对上电极的机械性能进行仿真。仿真结果表明, 所设计的MEMS SP3T开关可工作在1~90 GHz的频带内, 且插入损耗小于1 dB@90 GHz, 隔离度大于35 dB@90 GHz, 其整体体积约为075 mm3。
宽频带 高隔离度 broadband high isolation MEMS MEMS SP3T SP3T
1 重庆西南集成电路设计有限责任公司, 重庆 401332
2 安徽大学 集成电路学院, 合肥 230601
3 中国电子科技集团公司第二十四研究所, 重庆 400060
基于013 μm CMOS SOI工艺, 设计并实现了一种100 MHz~12 GHz高功率SPDT射频开关。该射频开关为吸收式射频开关, 开关支路为串并联的拓扑结构。采用负压偏置设计, 减小了插入损耗, 提高了隔离度。采用多级开关管堆叠设计, 提高了开关的输入1 dB 压缩点。测试结果表明, 在100 MHz~12 GHz频率范围内, 该射频开关插入损耗小于15 dB, 隔离度大于31 dB, 输入1 dB 压缩点大于40 dBm。芯片尺寸为11 mm ×11 mm。
高功率 高隔离度 射频开关 high power high isolation RF switch SOI SOI
陈玉 1,2,3吴倩楠 1,2,3湛永鑫 1,2,3李晓琪 1,2,3[ ... ]李孟委 1,2,3
1 中北大学 仪器与电子学院， 太原 030051
2 中北大学 前沿交叉科学研究院， 太原 030051
3 中北大学 半导体与物理学院， 太原 030051
目前通讯、导航等领域对单刀多掷开关有广泛的需求，而此类开关存在体积大、工作频带窄、插入损耗大、隔离度低等问题。文章设计了一种串联接触式双边多触点型RF MEMS单刀六掷开关。开关的下电极上设有三个圆形触点，远端连接有喇叭状过渡带，其上是带有带状孔的“X”形上电极，通过减小接触电阻和耦合电容来改善射频性能。经HFSS软件仿真优化，该开关工作频率可覆盖L~Ka波段，且在26.5 GHz下，插入损耗≤ 0.3 dB，隔离度≥ 37 dB，性能良好，尺寸为1.05×1.05×0.5 mm3。结果表明，设计的单刀六掷开关射频性能具有较大优势，同时满足小型化的要求，因此在L~Ka波段的导航、认知无线网络以及微波测试等领域具有较大的应用前景。
单刀六掷开关 多通道 高隔离度 single pole six throw switch MEMS MEMS multichannel high isolation
1 电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 成都 610054
2 中国电子科技集团公司 第四十四研究所, 重庆 400060
设计了一种基于0.18 μm BCD工艺的全差分TIA电路和光隔离IGBT驱动系统。分析了共模瞬态干扰对光隔离驱动系统的影响，提出了一种可以提高共模瞬态抗扰度(CMTI)的全差分TIA结构。TIA的差分输入端分别接一个遮光的PD和一个透光的PD，TIA的差分输出端做电平比较。只有一个TIA的输入能够接收光信号，产生差分增益，但是共模瞬态在隔离层的干扰却能耦合到TIA的两个输入端，因此共模瞬态的干扰作用将会被差分电路的共模抑制比(CMRR)减弱。且加入了窄脉冲滤波电路可滤掉共模瞬态干扰引起的短脉冲误差信号，进一步提高CMTI。所设计的TIA电路的仿真结果显示，CMRR达到105.4 dB，CMTI可以达到325 kV/μs。
全差分TIA电路 共模瞬态抗扰度 光耦隔离 栅驱动 fully differential TIA circuit common mode transient immunity optocoupler isolation gate driver
1 南京电子技术研究所 人脑机实验室, 江苏 南京 210039
2 北京遥测技术研究所 控制系统与技术研究室, 北京 100076
本文设计了一种可以使光电伺服平台对目标对象进行高精度、稳定追踪的基于双速度环的扰动观测器，可以消除光电平台内部摩擦力矩、外部载体扰动以及传感器噪声的影响，提升系统的动态响应性能。首先，根据直流电机工作原理与负载模型，建立双速度环的数学控制模型。接着，通过分析多类型传感器的速度信号频谱和响应性能，选择噪声和延时较小的圆光栅代替传统测速设备，作为速度控制内环；同时选择光纤陀螺作为速度外环的反馈设备。然后，基于陀螺速度信号设计扰动观测器，对内速度环中的扰动补偿残差和外部载体扰动信号进行观测，并进行前馈信号补偿。实验结果表明，双速度环观测器的控制方法可以将系统调节时间降至原来的45%，在不同幅值（0.25°~2°）和频率（0.25 Hz~2 Hz）的正弦扰动信号下，该方法均能显著提高系统的扰动抑制能力，并将系统隔离度由原来的20.9 dB提升至30 dB。本文所提出的基于双速度环扰动观测器的控制方法满足光电跟踪平台快速响应、跟踪稳定、抗干扰能力强等要求。
视轴稳定 双速度环 扰动观测器 陀螺噪声 系统隔离度 line-of-sight (LOS) stability double speed loop disturbance observer gyro noise system isolation degree
