一款0.18μm CMOS辐射加固差分压控振荡器

基于对称负载压控振荡器(VCO)的单粒子瞬变(SET)失效机理,应用设计加固(RHBD)技术分别改进了偏置电路和环形振荡器,设计和实现了一款0.18μm CMOS辐射加固差分VCO.模拟结果表明:加固VCO的SET敏感性大幅降低,同时还降低了抖动对于电源噪声的敏感性.虽然电路结构变化会导致频率下降,但可以通过调整电路尺寸而解决.此外,加固VCO面积开销有所降低,优于其他加固方法.     

差分压控振荡器中单粒子瞬变的研究

压控振荡器(VCO)是锁相环(PLL)中对于单粒子瞬变(SET)最为敏感的部件之一.基于180nm体硅CMOS工艺设计了一款经典的对称负载结构差分VCO电路,并利用电流源表征单粒子效应中电荷沉积和收集的过程,模拟了VCO电路的SET响应.模拟和分析表明,SET响应不仅取决于入射能量、振荡频率,还受到轰击时刻的制约,不同轰击时刻产生的最大相位差可以相差300°以上.此外,偏置电路某些结点最为敏感,可以放大SET的影响,导致时钟失效长达7个周期.     

一种新型SEU/SET加固鉴频鉴相器设计

分析验证了传统D触发器型PFD结构的SEE敏感性,提出了一种新型的SEU/SET加固鉴频鉴相器,SPICE模拟结果表明该结构功能正确,对于1GHz的时钟信号,鉴频鉴相的精度可达0.8rad.锁相环的整体模拟结果表明,抗辐照的PFD与传统的PFD相比,锁相环的电学性能没有改变,锁定时间保持一致.对传统D触发器型PFD和设计加固的PFD进行了遍历轰击模拟,结果显示,提出的抗辐照PFD加固效果非常明显,敏感节点的数目可以降低80%左右.     

连续波对某数字电路的辐照效应实验研究

在GTEM室中用正弦连续波对某导弹装备上的1块数字控制电路进行电磁辐照,在30 V/m的场强下,引入的电磁骚扰还未导致被监测的与非门产生错误反转时,产生控制信号的自激多谐振荡器却受到了严重的电磁干扰。用计算机对此干扰进行仿真分析,并最后提出方波控制信号产生电路的电磁加固措施。     

一种基于VXI总线有精确时延的方波发生器

时钟源是为一个系统提供时间基准的单元设备,它的准确程度直接影响整个电路工作的稳定性。基于VXI总线的精密时钟源模块可以为系统提供任意分频的时钟信号以及精确的相位延时,其延时最小时基为6 25ns,并可精细调节,用锁相环实现的这种相位延时精度高,性能稳定,大大提高了整个电路系统的工作效率。     

6.3GHz反馈型介质谐振器振荡器的设计与实现

文章设计了一种场效应管源极输出的并联反馈型C波段介质谐振器振荡器,较详细地讨论了该结构的设计和仿真方法,即利用HFSS电磁仿真软件与ADS电路仿真软件联合仿真的方法,对介质谐振器振荡器性能进行了优化设计和仿真,并采用单管GaAs FET实现了输出频率为6.3 GHz的介质谐振器振荡器,得到了较满意地测试结果,其输出功率大于5 dBm,相位噪声为-94 dBc/Hz@10 kHz、-120 dBc/Hz@100 kHz。     

变带宽滤波小数频率合成器

本文根据小数分频锁相环的工作原理,分析了小数杂散的产生机理,指出了单独采用相位补偿法抑制小数杂散的不足,讨论了环路滤波对小数杂散的抑制作用,提出了相位补偿与变带宽环路滤波相结合的办法,最后设计了一种变带宽环路滤波器电路。另外,本文对低噪声压控振荡器也作了最优化设计。     

数控振荡器相位截断对频域抗干扰性能影响分析

全球导航卫星系统频域抗干扰接收机中,普遍采用数控振荡器生成本振信号。由于硬件约束,通常需要对数控振荡器进行相位截断。而数控振荡器相位截断是否合理对抗干扰性能影响较大。针对该问题,从数控振荡器相位截断导致的本振杂散着手,从理论上分析其对混频和频域抗干扰环节的影响。在此基础上,给出一种数控振荡器查找表地址位宽的理论计算模型,使得接收机的载噪比损耗接近无数控振荡器相位截断的频域抗干扰接收机。仿真结果表明,抑制带宽大于100k Hz、干信比小于80d Bc的窄带干扰时,计算的数控振荡器查找表地址位宽不超过10bit。与无数控振荡器相位截断的频域抗干扰接收机相比,采用数控振荡器混频的抗干扰接收机的载噪比损耗最多增加0.6d B。     

压控振荡器(VCO)技术在电子对抗(EW)系统中的应用

随着技术与设计的不断改进,压控振荡器(VCO)与本机振荡器(LO)部件的各项电子性能已得到改善,体积与功耗也有所减小。为了适应不断变化的威胁环境,下一代的电子对抗系统将会越来越复杂,因此向设计者提出了设计更复杂、性能更好的VCO与LO分系统的要求,要求展宽其频谱覆盖范围、提高调谐速度,改善频率与温度稳定性,减小体积和控制所需的输入功率。未来的发展趋势将是发展预警干扰技术、能实现实时调节的“理想”控制电路、野战电子对抗(ECM)系统与其它EW系统和指挥系统的综合运用,以及主动假目标和空投的雷达干扰发射机的应用。     

CMOS负阻补偿型压控振荡器关键技术研究

采用TSMC 0.18μm CMOS工艺,设计了一个中心振荡频率为2.46GHz的负阻补偿型LC压控振荡器。该压控振荡器采取差分负阻结构,利用反型NMOS电容实现频率调谐。通过对可调电容的特性研究,振荡器实现2.08GHz~2.84GHz的宽频率覆盖范围调谐,同时通过调节负阻器件的宽长比、优化片上螺旋电感几何参数获得高品质因数等方法提高振荡器的相位噪声性能。在1.8V供电电压下对电路仿真,相位噪声小于-120dBc/Hz@1 MHz,最低可达-125dBc/Hz@1 MHz,工作平均电流为3.74mA。在1.6V供电电压时工作正常,满足单芯片跳频频率综合器的应用要求。     

单层反射模式蓝宝石腔体的9.7GHz频率基准

分析了多层圆柱形蓝宝石腔体谐振器为实现Bragg谐振模式需满足的尺寸条件。仿真并设计了单层腔体,利用teflon支撑件将蓝宝石固定在内部镀银的金属腔体内。其在9.7GHz频点实现了Bragg包含模式,Q值高于200 000。利用该谐振器作为带通滤波器构建了室温下的X波段振荡器。该振荡器还包括低噪放、滤波器和手动移相器。通过合理选择谐振器的插入损耗和调节移相器,该振荡器成功实现了稳定输出。测试结果表明,该振荡器具有低的相位噪声但易受环境温度影响。由于采用了极高Q值的蓝宝石谐振器,该振荡器可能成为目前最低相噪的X波段室温频率基准。     

采用变容管端接微带谐振器的L波段低噪声VCO理论分析与设计

本文在对振荡器相位噪声分析的基础上,从影响相位噪声的因素出发,选择了微带结构的克拉波电路;在满足振荡条件的基础上,采取了加大负反馈电容的办法,使振荡器的输出相位噪声改善约-5dBc/Hz/10kHz,在相对调谐带宽10%～20%时,获得相位噪声优于-95dBc/Hz/10kHz,功率波动±1dBm.     

非周期分形缺陷地结构低通滤波器

提出了具有非周期分形形状的缺陷地结构(DGS)低通滤波器,仿真结果表明,与传统的周期DGS相比,新型的DGS单元晶格非周期设计可以产生较好的通带和较宽的阻带.为了验证所提出方法的有效性,设计、加工、测量了这种非周期分形缺陷地结构低通滤波器.结果表明,通带内反射损耗最大值为-24dB,而且阻带也展宽到6 GHz.     

利用分时刷新和位置约束的卫星载荷BRAM抗辐照设计方法

为解决星载资源严格受限条件下,静态随机存取存储器型现场可编程门阵列中块随机存储器(block random access memory, BRAM)的轻量级、高可靠抗辐照加固难题,提出了一种基于分时刷新和位置约束的卫星载荷BRAM抗辐照加固设计方法,通过监控算法执行时隙实现BRAM分时刷新,并增加位置约束有效降低三模冗余后两模设计同时发生异常的概率,以较少的资源消耗有效提升BRAM在轨抗辐照可靠性。重离子加速试验结果表明,采用分时刷新和位置约束加固方法后,卫星载荷单粒子功能中断截面下降约81.63%,在轨BRAM异常由3颗星2年发生3次减少为25颗星2年未发生,在轨抗辐照可靠性大幅提升。     

基于ADF4360-X的频率合成器设计

结合锁相环的基本原理,介绍了高集成整数分频频率合成器芯片 ADF4360-X 的特性,该系列芯片集成了 VCO 非常利于设备的小型化;以 ADF4360-7为例,给出了实际应用中的设计要点、实现方法和实现电路时的注意事项。测试结果显示,设计的频率合成器覆盖范围达到400 MHz,步进1 MHz,偏离中心频率1 kHz 处相位噪声达到-93 dBc/Hz。     

基于Lagrange插值的非整数延时滤波器算法

针对LMS(Least Mean Square)阵列信号波束成形器延时精度低和结构复杂的缺点,提出了一种基于Lagrange插值的非整数延时滤波器算法.其本质是采用频域近似的原则,设计出一种小数延时滤波器,可以将数字信号直接延时小数倍采样周期,在精确延时专题中具有广泛用途.仿真实验表明,该滤波器可满足阵列信号波束成形中的各种延时精度要求.     

一种适用于跨频段通信的微波本振源

介质振荡器具有可靠性高、稳定性好、相位噪声低的优点．在频率捷变雷达和电子战系统中发挥了十分重要的作用。多频介质振荡器除具有介质振荡器的优点外，还有转移频率跨度大、转移时间短的特点，应用到军事通信中，可实现跨频段通信。本文介绍了多频介质振荡器的电路结构、工作特点和在通信系统中的应用，并对多频锁相介质振荡器的可行性进行了讨论。     

3.6—6.4GHz YIG调谐场效应管振荡器

YIG调谐振荡器具有相位噪声低、工作频率范围宽和线性好等特点,在微波领域得到广泛的应用。利用未封装的管芯直接做在微带电路上的工艺,晶体管YIG调谐振荡器可在1～12.4GHz之间工作,而GaAs场效应管YIG调谐振荡器可以做到7～40GHz。目前国内场效应管调谐振荡器还很少见,为了使GaAs场效应管YIG调谐振荡器国产化,我们结合微波频合器的开发工作,研制了3.6～6.4GHz频段的GaAs场效应管YIG调谐振荡器。     

基于DICE单元的抗SEU加固SRAM设计

DICE单元是一种有效的SEU加固方法,但是,基于DICE单元的SRAM在读写过程中发生的SEU失效以及其外围电路中发生的失效,仍然是加固SRAM中的薄弱环节.针对这些问题,提出了分离位线结构以解决DICE单元读写过程中的翻转问题,并采用双模冗余的锁存器加固方法解决外围电路的SEU问题.模拟表明本文的方法能够有效弥补传统的基于DICE单元的SRAM的不足.     

基于FPGA的可变速率PSK数字解调器实现

针对QPSK变速率调制数字系统,提出了一种新的基于现场可编程门阵列(FPGA)实现方法,该系统可以支持4.88 Kb/s到2 Mb/s和更高的连续比特速率。设计采用混合乘法器、数控振荡器(NCO)和积分-梳状滤波器(CIC),并给出了系统中载波和信号恢复电路的设计结构,且可以移植到任何FPGA器件。提出的设计在Xilinx Virtex-5 FPGA平台进行了硬件测试。硬件实现结果显示,采用本方法实现的解调器,表现出优越的使用效率。