亚纳秒重频脉冲信号源设计与实验

亚纳秒前沿、数百伏幅度、近似高斯单周波的重频窄脉冲信号源在超宽带探测、电磁兼容测试等领域有着十分广泛的应用。设计了一种全固态Marx电路结构型重频脉冲信号源,选用云母电容、雪崩三极管、贴片电阻、电感等元器件,根据信号输出要求优化印制电路板(PCB)布局及微带线结构,调整匹配电路元件参数,在50Ω电阻负载上获得了脉冲峰值约1 kV、脉宽约650 ps、前沿约450 ps、后沿约700 ps的单极性负脉冲信号,脉冲波形前后沿相似且光滑陡峭,实现了10 kHz重频输出,波形峰值抖动和半高宽抖动均小于10%。

基于深度高斯过程的永磁牵引电机匝间短路分级评估方法

定子绕组匝间短路是影响永磁牵引电机安全稳定运行的主要故障之一,受运行工况、供电与电机本体不平衡的影响,现有方法难以实现永磁牵引电机匝间短路在线精准评估,这成为永磁电机推广应用迫切需要解决的关键技术难题。因此,文章提出一种基于多特征融合的深度高斯过程永磁牵引电机匝间短路分级评估方法:首先通过建立永磁牵引电机匝间短路故障模型,提取电流不平衡、电流三次谐波与dq电流的二次谐波特征;然后采用一种双随机变分推断深度高斯过程(Doubly Stochastic Deep Gaussian Processes,DSDGP)方法对提取特征进行融合训练建模,实现永磁牵引电机匝间短路劣化状态在线分级评估;最后通过永磁电机匝间短路试验与现场案例进行算法验证。结果表明,文章所提方法在多特征融合条件下的评估准确率达到95%以上,相较于支持向量机(support vector machine,SVM)和反向传播神经网络(back-propagation neural,BPN)等分类方法,具有准确率高,适用于变工况、小样本的工程实际应用环境等优点,解决了永磁牵引电机匝间短路早期故障检测及故障严重程度评估的行业难题。

基于BFOA-PSO-GMM的轨道电路故障诊断研究

针对轨道电路系统庞大、故障种类繁多等问题,提出一种融合细菌觅食优化算法和粒子群优化算法的高斯混合模型,对轨道电路的多种故障类型进行诊断。该模型通过融合细菌觅食优化算法与粒子群优化算法,找寻适合EM算法的初始值,利用合适的初始值有效避免EM算法陷入局部最优,提高模型的故障诊断能力。通过对实测数据的训练和测试实验表明,本模型比传统高斯混合模型的故障诊断准确率提高了31.85%,比采用粒子群优化算法改进模型的故障诊断准确率提高了9.4%,即本模型对轨道电路的故障诊断更加有效。

基于多元高斯分布异常检测模型的MMC子模块开路故障诊断方法

模块化多电平换流器(MMC)的子模块开路故障隐蔽性强,可以及时有效地识别故障位置,防止故障蔓延影响其他组件,提高换流系统的可靠性。为了诊断子模块开路故障,该文提出一种基于多元高斯分布异常检测模型的故障检测方法。首先,分析子模块开路故障特性,选择子模块电容电压作为故障检测的关键指标,并提取子模块电容电压的12个特征量组成特征向量用于故障诊断。然后,根据多元高斯分布特性,提出基于多元高斯分布的异常检测模型构建方法,并基于此模型提出子模块开路故障诊断策略,可在故障样本偏少致使样本不均衡时,实现高准确率、高效率的故障诊断。最后,通过仿真和实验验证了所提出的MMC子模块开路故障诊断方法的有效性。

基于CMOS模拟电路的径向基函数神经网络

提出了可构成径向基函数(RBF)神经网络的CMOS模拟单元电路,包括绝对值电路、电流求均方根电路和类高斯函数电路.基于这些电路设计了一个二输入/一输出,含有两个隐层神经元的径向基函数神经网络,并通过异或问题进行了验证.所有单元均采用HJTC0.18μmCMOS数模混合工艺制造,芯片面积为200μm×150μm,功耗约为100μW.芯片测试结果表明:提出的单元电路结构简单,功耗低,便于扩展和调节,因而为硬件实现径向基函数神经网络的片上学习提供了可能.

基于Multisim的核信号仿真与高斯成形研究

核信号的仿真与处理对核电子学电路的研究与核仪器的研发工作具有重要意义。在Multisim平台上通过对电压脉冲信号源与电流脉冲信号源的处理,模拟产生核脉冲信号,再设计相应的CR-（RC）^m与多级Sallen-Key电路,对模拟产生的核脉冲信号采用上述设计的电路实现其高斯成形。通过改变电路设计的参数,输出CR-（RC）^2、CR-（RC）^3,两级与四级Sallen-Key电路的高斯成形,通过与理论研究相比较,表明该研究取得较满意的效果,对核电子学电路设计、核仪器研发、与核信号处理具有一定的指导意义。

基于正比计数器的核脉冲整形电路设计

运用自主研制的正比计数器对环境中气态氚进行取样测量,针对该探测器设计了一种基于二阶有源低通滤波电路的脉冲整形电路,采用高速运算放大器实现了核脉冲的滤波整形,用较少的级数进行滤波即得到准高斯波形。利用Multisim10.0软件对滤波电路的不同参数进行仿真测试,仿真结果与理论结果相符合。通过实验证明了该电路的可行性,同时为分析、优化核脉冲的波形,使其能够在后续的脉冲幅度分析器中被有效甄别提供了一种便捷可靠的方法。

利用高斯消去法求无源二端口网络参数

历来求无源二端口网络参数，用网络两个端口的开路或短路分别去求出二端口网络的各个参数。求解时对于简单的网络尚可，然而只要网络稍复杂，即难于求解。本文提出一种统一的方法用于求解网络的参数，利用变形后的高斯消去法，对网络解耦，从而求得两端口网络的参数，算法统一，既可用以计算机辅助计算，亦可用于手工计算，方便简捷，尤其是对于Ｙ参数和Ｚ参数。

迭代法求解电路方程组的Matlab软件实现

阐述了利用迭代法求解电路方程组的方法。利用迭代法建立电路方程组系数矩阵,将数据引入Matlab程序中求解并对比两种迭代算法的效率。实践证明高斯迭代法具有更快的收敛速度和更高的效率,Matlab软件效率高且具备很强的扩展性,可应用于更为复杂的电路计算。该方法为电路方程组求解教学引入了新的思路。

三稳态Van der Pol系统随机P分岔电路实验研究

设计了高斯白噪声激励下的三稳态Van der Pol电路随机动力学实验系统,并从响应的时间历程图、相图、稳态概率密度图三方面,实验研究了高斯白噪声强度变化对系统三稳态切换行为的影响。结果表明,随着激励强度增加,不同吸引子间的切换频率显著改变,并且概率密度曲线上的峰之间相对高低发生变化,实验数据点在相图上的分布逐渐趋于均衡化,概率密度曲线峰的数目发生变化,通过与理论结果对比,定性验证了随机P分岔现象的发生。

基于分步回归的低压断路器分断电流求解技术

为快速高效获取低压塑壳断路器(MCCB))短路分断电流,结合统计学方法及仿真分析技术,提出分断电流分步回归求解方法.定义断路器最小分断单元与最小分断单元生命周期,利用高斯核函数构建分断电流与自变量拟线性映射,采用偏最小二乘(PLS)回归方法对最小分断单元设计变量进行初级回归,并结合仿真分析技术,求解最小分断单元生命周期及最小分断单元生命周期内状态变量,构建分断电流关于状态变量二次回归预测模型,针对分断仿真所处不同时期,采用不同电流回归模型提供仿真分析源电流.实例表明,该方法能够有效求解低压塑壳断路器分断电流,克服全数字样机电弧建模困难、全物理样机测试成本高周期长的缺点.

高斯噪声源电路的设计与实现

为了实现占用资源少、精度高的高斯噪声源电路,设计了一种新的高斯噪声产生方案,该方案在FPGA上通过线性反馈移位寄存器产生高速均匀分布伪随机数,接着利用均匀分布与高斯分布之间的映射关系生成高斯噪声,并创新地采用非均匀划分的折线逼近映射曲线,同时设计寻址电路,从而减少噪声源占用的资源,改善噪声精度。在XILINX Virtex5 XC5VLX50T上的实现结果表明,该方案仅使用了2%的可配置SLICE和1块片上BRAM,实现了±4σ(σ为标准偏差)的高斯噪声源。时序分析表明其最高频率可达131 MHz。

利用等效电路研究偶极子天线带外响应特性

对偶极子天线进行集总参数等效电路建模,通过实验与数值模拟对等效电路的输出响应结果进行对比分析。研究结果表明:偶极子天线集总参数等效电路可用于分析偶极子天线带外响应问题,适用的频率范围为直流至偶极子天线的第二谐振点。当入射电磁脉冲的频谱范围位于该频率范围内时,可采用集总参数等效电路分析计算天线的输出响应;若入射电磁脉冲频谱超出该频率范围时,则由等效电路计算得到的输出响应波形将发生明显畸变,即该等效电路将不适于研究天线的带外高频问题。该研究结果明确了集总参数等效电路的适用频率范围,将有助于准确地应用集总参数等效电路来分析电磁脉冲与天线的响应问题。

基于峭度和负熵的模拟电路故障诊断方法研究

首先对模拟电路故障诊断中信号的非高斯性进行了分析,然后对信号非高斯性的两个度量值峭度和负熵的计算方法进行了详细研究,最后提出了基于峭度和负熵的模拟电路故障诊断方法,并将该方法应用到实际电路。仿真结果表明该方法不但能缩短神经网络的训练时间,简化网络结构,提高故障诊断率,而且适用于实时的模拟电路故障诊断。

基于Multisim/MATLAB的核脉冲信号高斯成形

核脉冲信号的高斯滤波成形广泛应用于核谱仪系统中。利用Multisim设计了CR-(RC)^(m)和多级Sallen-Key高斯成形电路,实现了模拟核脉冲信号在不同参数条件下的高斯成形;基于基尔霍夫定律分析推导出CR-(RC)^(m)和Sallen-Key电路的数值递推函数,在MATLAB平台中实现了实际核信号的数字化高斯成形处理。通过获取两种成形电路、数值递推丽数在不同参数下的高斯成形效果,结果表明仿真与实际核信号的高斯成形均能取得较理想的结果,为核脉冲信号的高斯滤波成形处理提供了设计参考。

基于Multisim的高斯滤波器仿真与改进

高斯滤波成形作为一种处理核脉冲的重要方法对于核仪器的研发具有重要意义。在Multisim平台上基于CR微分电路进行了模拟核脉冲信号的仿真,并通过Sallen-Key和多级CR-RCm高斯滤波器进行了模拟核信号的高斯滤波成形仿真,通过比较Sallen-Key和多级CR-RCm仿真结果表明,S-K方法的高斯滤波成形级数快,成形后的脉冲幅度增大,脉冲加宽。CR-RCm方法的高斯滤波成形级数慢,同时CR成形电路会将脉冲宽度减小。基于优势互补原理,改进了一套CR-SK混合滤波器并进行了仿真,仿真结果表明,改进的CR-SK滤波器具有成形级数快,成形后的脉冲宽度没有增宽的优势,对于提高谱仪的能量分辨率具有一定的指导意义。

基于高斯滤波和K最邻近算法融合的硬件木马电磁信息检测技术研究

电磁侧信道信息具有非接触、三维矢量、空间及频谱信息丰富等优点,可以进一步提高硬件木马的检测效率,基于电磁侧信道分析的硬件木马检测技术逐渐成为主流方法 .因此,以电磁侧信道信息为研究对象,融合高斯滤波算法和K最邻近算法提取并识别出硬件木马的微小特征,建立高精度微米级集成电路电磁侧信道采集平台,并采集敏感区域的电磁侧信道信息.利用高斯算法自适应地滤除测试中的高斯噪声影响,借助K最邻近算法的相似度测度来提取硬件木马的特征.实验结果表明,提出的检测方法可以有效地检测出面积占比为0. 76%的硬件木马.

一种用于无线电力信息采集系统的GFSK解调器结构及电路设计

高斯频移键控(Gaussian frequency-shifting keying,GFSK)作为一种重要的调制和解调方案,广泛应用于蓝牙、IEEE802.15.4g及各种无线传感网络中;此外,它也被国家电网公司制定的《电力用户用电信息采集系统通信协议》采用,成为智能电网无线电力信息采集系统的关键技术,为全球能源互联网的发展奠定坚实的硬件基础。通过理论推导,提出一种基于反正切的GFSK解调器结构,基于硬件描述语言设计该结构的GFSK解调器,测试结果表明该解调器可抵抗±70 k Hz的频偏,±1 V的直流偏置,以及任意角度的相位偏置。该解调器占用0.513 mm2面积,功耗11.422μW。该GFSK解调器未来可集成到无线电力信息采集系统的So C芯片上,并最终应用于能源互联网体系中。

一种新型的轨到轨高斯函数发生电路

提出了一种轨到轨电压输入、电流输出的高斯函数产生电路的实现方式,它是模糊控制器以及神经网络等电路中的重要部件。通过在传统的高斯函数产生电路的输入级引入PMOS和NMOS差分对,并针对不同输入电压实现独立控制,该电路实现了轨到轨的电压输入,即输入电压达到了电源电压范围。此外,该电路可以根据外加电压调整高斯函数形状,具有匹配误差小等优点。采用无锡上华(CSMC)0.6μm数模混合工艺仿真并流片试验。结果表明,其工作状况良好,在[0,Vdd]的满幅度输入范围内,最大满刻度误差为-2.4%～3.6%。该电路为模糊逻辑(神经网络)系统的硬件实现奠定了良好的基础。