基于SiBCN温度传感器无线扫频信号收发系统硬件设计
发布时间：2021-03-25 04:03
新型温敏SiBCN陶瓷解决了不能在高温、腐蚀等恶劣的环境下进行温度测量的问题,基于此材料制成的SiBCN温度传感器的测量技术又有别于辐射式测温、光谱测温和热电偶测温等传统技术,需要采用微扰法测量技术。根据SiBCN温度传感器的工作原理和微扰法测量技术,本文设计出一款基于SiBCN温度传感器的无线扫频信号收发硬件系统,用来在恶劣环境进行温度测量。SiBCN温度传感器的谐振频率和环境温度之间存在负相关关系,为了进一步验证,基于SiBCN温度传感器的工作原理和微扰法测量原理设计系统方案,对硬件系统进行需求分析,提出各项指标要求。基于SiBCN温度传感器无线扫频信号收发系统硬件方案主要包括五个模块,即扫频信号发生模块、信号传输转换通道模块、信号转换采集模块、控制器模块和外部接口模块。扫频信号发生模块主要是将HMC833信号源输出信号进行倍频处理,从而得到11.011.6GHz的扫频信号;信号传输转换通道模块是利用环形器和波导隔离收发通道,发射扫频信号和接收回波信号;信号转换采集模块是利用同轴检波器将SiBCN温度传感器的回波信号转换成电压信号,然后利用12位1MSPS的A...
【文章来源】：深圳大学广东省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景和意义
1.2 微波谐振腔传感器的研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 系统总体方案设计
2.1 SiBCN传感器原理
2.2 SiBCN传感器微波测量技术
2.3 无线扫频收发系统需求分析
2.4 无线扫频收发系统方案设计
2.5 本章小结
第3章 系统硬件模块分析
3.1 扫频信号发生模块分析
3.1.1 扫频信号源
3.1.2 功率放大器
3.1.3 倍频器
3.1.4 带通滤波器
3.2 传输通道转换模块分析
3.2.1 环形器
3.2.2 波导
3.3 信号转换采集模块分析
3.3.1 同轴检波器
3.3.2 可调放大器和AD采集卡
3.4 控制器模块分析
3.5 本章小结
第4章 系统硬件电路设计与实现
4.1 HMC833信号源电路设计
4.1.1 环路滤波器电路
4.1.2 HMC833信号源外围电路
4.2 功率放大器电路设计
4.3 倍频器电路设计
4.4 控制器和AD采集卡的集成电路设计
4.4.1 FPGA控制器电路
4.4.2 AD采集电路
4.4.3 放大电路
4.5 电源模块电路设计
4.6 本章小结
第5章 系统硬件调试
5.1 扫频信号发生模块测试分析
5.1.1 HMC833信号源的测试分析
5.1.2 功率放大测试分析
5.1.3 倍频器和带通滤波器测试分析
5.1.4 扫频信号发生模块的整体测试分析
5.2 环形器测试分析
5.3 检波器测试分析
5.4 系统结果测试分析
5.4.1 系统硬件实物和加热平台
5.4.2 系统硬件响应时间测试
5.4.3 SiBCN传感器测试结果分析
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析PCB板的设计技巧及通用规则[J]. 聂月萍. 集成电路通讯. 2008(04)
[2]基于FPGA的高速等精度频率测量系统设计[J]. 李红刚,张素萍,杨林楠. 微计算机信息. 2008(32)
[3]先驱体转化法制备Si-B-N-C陶瓷纤维及表征[J]. 唐云,王军,李效东,李文华,王浩,王小宙. 高等学校化学学报. 2008(08)
[4]传感器的分类与传感器技术的特点[J]. 杨亲民,肖瑞芸. 传感器世界. 1997(05)
[5]复合掺杂对BaTiO3瓷介电常数温度特性的影响[J]. 薄占满,徐廷献,曲远方,安建军,司长波. 天津大学学报. 1994(01)
[6]圆柱谐振腔中TM010模的近似计算[J]. 王德华,赵庚月. 陕西师大学报(自然科学版). 1987(03)
硕士论文
[1]基于SiCN温度传感器信号收发系统的硬件平台设计[D]. 周东辉.深圳大学 2016
[2]宽带频率源的设计与实现[D]. 岳腾.电子科技大学 2015
[3]SPS烧结Graphene/SiBCN陶瓷及其高温性能[D]. 李达鑫.哈尔滨工业大学 2014
[4]硅碳氮先驱体陶瓷的制备及其电性能[D]. 高倩.华北电力大学 2014
[5]锁相环中鉴相器和环路滤波器的设计[D]. 刘颖.西安电子科技大学 2013
[6]基于动态扫频介电常数的测量研究[D]. 陈蕊.西安电子科技大学 2009
[7]微带环形器的优化设计和工艺研究[D]. 陈恒.华中科技大学 2008
[8]测温红外热像仪测温精度与外界环境影响的关系研究[D]. 李操.长春理工大学 2008
[9]动态扫频谐振腔微扰法测量介电常数及磁导率[D]. 邱成光.吉林大学 2007
[10]现代微波PLL跳频源设计方法研究[D]. 张太江.电子科技大学 2002
本文编号：3098988
【文章来源】：深圳大学广东省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景和意义
1.2 微波谐振腔传感器的研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 系统总体方案设计
2.1 SiBCN传感器原理
2.2 SiBCN传感器微波测量技术
2.3 无线扫频收发系统需求分析
2.4 无线扫频收发系统方案设计
2.5 本章小结
第3章 系统硬件模块分析
3.1 扫频信号发生模块分析
3.1.1 扫频信号源
3.1.2 功率放大器
3.1.3 倍频器
3.1.4 带通滤波器
3.2 传输通道转换模块分析
3.2.1 环形器
3.2.2 波导
3.3 信号转换采集模块分析
3.3.1 同轴检波器
3.3.2 可调放大器和AD采集卡
3.4 控制器模块分析
3.5 本章小结
第4章 系统硬件电路设计与实现
4.1 HMC833信号源电路设计
4.1.1 环路滤波器电路
4.1.2 HMC833信号源外围电路
4.2 功率放大器电路设计
4.3 倍频器电路设计
4.4 控制器和AD采集卡的集成电路设计
4.4.1 FPGA控制器电路
4.4.2 AD采集电路
4.4.3 放大电路
4.5 电源模块电路设计
4.6 本章小结
第5章 系统硬件调试
5.1 扫频信号发生模块测试分析
5.1.1 HMC833信号源的测试分析
5.1.2 功率放大测试分析
5.1.3 倍频器和带通滤波器测试分析
5.1.4 扫频信号发生模块的整体测试分析
5.2 环形器测试分析
5.3 检波器测试分析
5.4 系统结果测试分析
5.4.1 系统硬件实物和加热平台
5.4.2 系统硬件响应时间测试
5.4.3 SiBCN传感器测试结果分析
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析PCB板的设计技巧及通用规则[J]. 聂月萍. 集成电路通讯. 2008(04)
[2]基于FPGA的高速等精度频率测量系统设计[J]. 李红刚,张素萍,杨林楠. 微计算机信息. 2008(32)
[3]先驱体转化法制备Si-B-N-C陶瓷纤维及表征[J]. 唐云,王军,李效东,李文华,王浩,王小宙. 高等学校化学学报. 2008(08)
[4]传感器的分类与传感器技术的特点[J]. 杨亲民,肖瑞芸. 传感器世界. 1997(05)
[5]复合掺杂对BaTiO3瓷介电常数温度特性的影响[J]. 薄占满,徐廷献,曲远方,安建军,司长波. 天津大学学报. 1994(01)
[6]圆柱谐振腔中TM010模的近似计算[J]. 王德华,赵庚月. 陕西师大学报(自然科学版). 1987(03)
硕士论文
[1]基于SiCN温度传感器信号收发系统的硬件平台设计[D]. 周东辉.深圳大学 2016
[2]宽带频率源的设计与实现[D]. 岳腾.电子科技大学 2015
[3]SPS烧结Graphene/SiBCN陶瓷及其高温性能[D]. 李达鑫.哈尔滨工业大学 2014
[4]硅碳氮先驱体陶瓷的制备及其电性能[D]. 高倩.华北电力大学 2014
[5]锁相环中鉴相器和环路滤波器的设计[D]. 刘颖.西安电子科技大学 2013
[6]基于动态扫频介电常数的测量研究[D]. 陈蕊.西安电子科技大学 2009
[7]微带环形器的优化设计和工艺研究[D]. 陈恒.华中科技大学 2008
[8]测温红外热像仪测温精度与外界环境影响的关系研究[D]. 李操.长春理工大学 2008
[9]动态扫频谐振腔微扰法测量介电常数及磁导率[D]. 邱成光.吉林大学 2007
[10]现代微波PLL跳频源设计方法研究[D]. 张太江.电子科技大学 2002
本文编号：3098988
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