稀疏傅里叶变换理论及研究进展

稀疏傅里叶变换(sparse Fourier transform,SFT)是一种稀疏信号离散傅里叶变换的新算法,比传统快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)更加高效.综述了SFT的理论框架、约束条件及频谱重排、窗函数滤波、降采样FFT等关键技术问题,结合算法最新理论成果,归纳出4种不同的重构方法:哈希映射法、混叠同余法、相位解码法、二分查找法.最后介绍了SFT理论的应用成果,并展望了其未来可能的发展方向.

基于梯度方向的反马赛克算法

目前数字图像采集系统中采用的反马赛克算法存在插值伪像严重、算法计算量大等问题.为了解决上述问题,本文提出了一种基于梯度方向的反马赛克算法,可提升实际应用中反马赛克处理性能.计算当前像素位置水平和竖直梯度,并据此完成G分量的插值恢复,采用双线性插值完成R分量和B分量恢复并用G分量进行校正处理.从复合峰值信噪比(CPSNR)以及计算量两方面将本算法与其他典型算法进行对比,本文算法以更低的运算量,获得优秀的反马赛克性能.这种高性价比的特点有利于其未来完成硬件电路实现,并应用于实时成像等高技术领域.

单相光伏集成逆变器的综述与研究

将单相光伏集成逆变器分为直流母线型、准直流母线型和无直流母线型等3类MIC系统(module integrated converter for PV system,abbrev.MIC),综述已公布的主要成果。在3类系统中,准直流母线型MIC系统是最优系统,无直流母线型系统是最有发展潜力的下一代系统;提出了PV系统的理想模型;提出了增加MIC系统寿命的优化结构。

场致发射硅尖阵列的研制

研究真空微电子器件场致发射硅尖阵列的制作工艺.利用HNA湿法腐蚀工艺制作场致发射硅尖阵列,比较带胶腐蚀与不带胶腐蚀的不同.采用氧化削尖技术对硅尖进行锐化处理.制作了50×60硅尖阵列,同时给出了硅尖阵列的I-V特性.利用HNA湿法腐蚀制备的硅尖结构与理论分析一致,锐化处理改善了硅尖阴极阵列的场致发射特性.

改进的脉冲雷达信号加窗DFT频谱校正算法

为了减少加窗效应对基于离散傅里叶变换(DFT)频谱分析的测频算法产生的不良影响,推导了不同K值下,广义余弦类窗函数的频谱及幅度比值法插值校正公式.针对脉冲雷达信号DFT频谱校正问题,提出一种改进的Sinc窗函数.仿真结果表明,通过选择最优插值窗函数,可减少窗口效应并简化插值校正算法;该算法符合基于大点数DFT的脉冲雷达信号数字接收机的实际应用.

微型喷管内气体流动的流量壅塞现象

基于MEMS微加工工艺,在硅片上加工出带有内部测压孔的微型喷管,其喉部宽度为20μm,深度为240μm,扩张比为1.7,采用实验研究和数值计算相结合的手段研究了微型喷管内气体的流动特性.研究结果表明:保持进口压力不变,不断降低背压,当喉部马赫数达到0.8时,内部流动出现了质量流量壅塞现象.此时对应的壅塞临界压比为0.650;同时发现,当进出口压差为48 kPa和66 kPa时,喉部下游扩张段出现了局部超声速环.这些异于常规喷管流动特性的现象主要归因于微型喷管内较大的粘性耗散.

绝缘体介电电泳细胞分离器件数值分析和优化

绝缘体介电电泳(iDEP)利用微流体管道中均匀绝缘柱阵列产生介电电泳(DEP)所需要的非均匀电场,实现微全分析系统(μTAS)和芯片实验室(LOC)中细胞等生物粒子的分离.对这种新型的iDEP器件进行理论分析,建立了数值计算方法.基于有限元数值计算理论,利用Ansys软件,计算了细胞的介电电泳力,验证了iDEP的富集原理,对iDEP器件的介质形状、尺寸、间距和微管道长度等参数进行了优化,提出了设计准则.选用间距10μm,圆形,微管道长度3550μm的5×5绝缘柱阵列,器件性能最优.

用于射频接收机的三阶多级Σ-Δ调制小数分频频率合成器的实现

基于TSMC 0.18μm工艺实现了一款适用于射频收发机的全集成小数分频频率合成器.设计中采用了三阶MASH结构Σ-Δ调制器以消除小数杂散,为节省芯片面积使用了环形振荡器,同时在电路设计中充分考虑了各种非理想因素以提高频谱纯净度和降低芯片功耗.仿真结果表明,该频率合成器可以在900MHz～1.4GHz的频率范围内产生间隔为25kHz的输出信号.在1.2GHz输出时,偏离载波频率1MHz处的相位噪声可以达到-106dBc/Hz,锁定时间小于10μs.

多元密集型信息安全实践创新能力培养研究

探讨大学生实践教学模式和运行机制的特点,以提高教学质量为核心,结合社会需求和科学技术发展,提出并构建一种符合科学性、先进性和教育教学普遍规律,具有明显可操作性、可评估性和示范性的创新实践教学方法,即多元密集型实践创新能力培养体系。基于信息对抗技术专业的试验,结果表明该方案具有明显的特色,支持多元化的创新实践知识和技术密集型、实践资源密集型、实践活动和成果密集型的实践教学活动和过程,学生参与积极性高,受益面广,在提升学生质素和能力方面取得了良好的效果。同时,该方案社会效益明显,后效性强,具有很好的辐射示范作用,可以推广到其它专业、学科、学科群、学校,形成较为持久的影响。

微管道内剪应力传感器的研制与优化

基于微机电系统(MEMS)微加工工艺,开发了一种能够测量微管道内壁面剪应力的热式传感器,以多晶硅为热敏元件,在低阻硅衬底上形成多孔硅膜隔离硅衬底损耗.利用水浴加热方法测量得到电阻温度系数为0.21%/℃.采用数值模拟的方法对剪应力传感器进行了热分析,探讨了提高剪应力传感器灵敏度和线性度的方法,为优化其设计和使用提供了理论基础.数值模拟结果表明:随着微管道深度的增加,传感器灵敏度提高,但线性度下降.

稳像平台准确测试系统的研究和设计

对稳像平台的准确测试系统的设计和研制进行了探讨,提出了一种新的采用虚拟仪器软件Labview对前端CCD输出的图像数据进行采集和处理的稳像平台准确测试系统方案.结合稳像平台准确测试系统的具体要求阐述了对系统进行设计的理论,并对采用本方案进行实际设计时的具体步骤、参数取值、测量最大范围、误差估计以及软件设计流程给出了具体的设计方法和参数计算公式.

高速自适应水声语音系统的设计与实现

根据水声通信的复杂信道特性,设计了基于数字信号处理(DSP)的高速数字自适应多载波水声语音通信系统,采用MFSK调制技术、数据精确同步技术以及低噪PGA技术,有效地降低了误码率.通过对其关键技术的性能仿真和分析,以及在2 km长、1.5 m深的恶劣环境中实测,该系统表现出很好的实时性和良好的语音恢复性能,传输距离大于2 km,误码率小于10-3.

微型剪应力传感器的热特性分析

研究不同结构、不同热敏元件温度和不同工作介质等情况下剪应力传感器的性能差异.通过实验和数值模拟相结合的方法对剪应力传感器进行了热特性分析.数值模拟结果发现:采用热敏元件下部埋置真空空腔的结构,隔热效果最佳;选择相对较高的热敏元件温度和较高热物性系数的工作气体有助于获得较高的灵敏度.该结果对优化设计微型剪应力传感器具有通用的指导意义.

5位1.5GHz采样频率的Flash ADC的设计及数字后台校正实现

基于TSMC 0.18μm工艺设计了一个单通道5位,1.5GHz Flash模数转换器(ADC),该ADC通过改进跟踪保持电路和采用动态比较器结构实现了数据的高速转换.仿真结果表明,当输入信号达到奈奎斯特频率时,信号与噪声加谐波失真比(SNDR)为24.04dB,无杂散动态范围(SFDR)为29.97dB.为进一步提高此ADC的性能,消除非线性,基于Volterra级数搭建了数字后台校正模型.对比仿真结果,校正后谐波明显下降,SNDR提高了4.91dB,SFDR提高了6.94dB,有效位数提高了约0.82位.

微型热式剪应力传感器的热特性建模

为了提高微机电系统(MEMS)微型热式剪应力传感器的灵敏度,分析了MEMS微型热式剪应力传感器的热平衡机理,建立其相应的数学物理模型.从理论上分析了传感器的热膜、绝缘层及硅基底上的空腔尺寸等结构参数对其灵敏度的影响,并将研究结果与基于Fluent软件的数值模拟结果进行对比.结果表明,所建立的数学模型是合理的.

基于高效率视频帧内编码的快速编码单元和预测模式决策算法

针对高效率视频编码采用四叉树分割和35种模式预测等技术来提高视频编码质量,但引起算法复杂度剧增这一问题,本文利用当前编码单元及其相邻单元空间相关性对当前编码单元分割模式进行预测,从而快速决策编码单元的分割模式.此外,通过跳过若干低概率预测模式的率失真最优化处理过程,实现了一种快速的预测模式决策算法.测试结果显示,提出的算法可以平均减少53%的编码时间,并保持BDBR仅为1.17%的良好编码质量.

2.9～10.6GHz CMOS两级分布式放大器

研究应用于超宽带无线通信系统中的宽带分布式放大器设计方法.采用电感替代传输线对晶体管寄生电容进行补偿的方法实现带宽拓展.分布式放大器既能扩大其带宽,又能保持较低的噪声系数.该设计采用TSMC公司的RF 0.18μm CMOS工艺,电源电压为1.8V,功耗为104mW.仿真结果表明提出的分布式放大器在2.9～10.6GHz的频带内S21保持(18.7±0.9)dB的平坦增益,噪声系数最小值NF=1.80dB.

边界层分离点实时数据采集与处理系统的设计与实现

通过分析实时数据采集与处理的基本原理和系统构架,搭建了适用于微型飞行器边界层分离点检测的实时信号采集与处理系统.该系统主要由模拟低通滤波电路、模数转换电路(ADC)、场可编程门阵列(FPGA)控制电路及USB接口电路构成.测试结果为:基准电平0.1mV,峰峰值407mV,频率1kHz,满足边界层分离点实时检测和判定的要求.

一种多功能阵列乘法器的设计方法

为了实现不同数制的乘法共享硬件资源,提出了一种可以实现基于IEEE754标准的64位双精度浮点与32位单精度浮点、32位整数和16位定点的多功能阵列乘法器的设计方法。采用超前进位加法和流水线技术实现乘法器性能的提高。设计了与TMS320C6701乘法指令兼容的乘法单元,仿真结果验证了设计方案的正确性。