基于EPON系统的电力ONU模块设计

针对当前电力通信方式在稳定性与安全性方面的不足,设计了基于以太网无源光网络(EPON)系统的电力光网络单元(ONU)模块。采用电力ONU设备模块化的方法简化了电力通信的网络结构,采用电力ONU模块精简组合设计降低了成本。阐述了电力ONU模块的硬件设计实现方法,对主控芯片、光收发模块、数据存储模块以及外围电路进行了分析;软件部分给出了操作系统移植与应用程序设计流程。测试结果表明,电力ONU模块满足电力通信的要求。

原子层沉积Al_2O_3/n-GaN结构的深能级界面态研究

基于与传统方法不同的物理过程,利用光辅助高频电容-电压(C-V)法研究了原子层沉积的Al_2O_3/nGaN界面的深能级缺陷态分布。无光照条件下的C-V曲线表现出典型的深耗尽行为,这主要由极长的深能级电子发射时间和极慢的少子热产生速率决定,可看作向正偏压方向平移了的理想电容曲线。在深耗尽状态下背入射365nm的紫外光后,大量的光生空穴有效地复合准费米能级以上的界面被陷电子,并允许电子在偏压扫描回积累区的过程中逐渐填充这些被排空的界面态,导致C-V曲线发生形变。基于上述物理过程,获得了一个快速衰减的界面态能级分布:从导带底至以下0.8eV,态密度从2.5×10^(12)cm^(-2)eV^(-1)减小至9×10^(10)cm^(-2)eV^(-1)。

多供电方式的无线传感器网络电源电路

在无线传感器网络节点的开发和应用中,往往采用多类型电源供电的方式来满足不同场合的要求,因此不同供电源之间的相互保护成为一个重要问题。以提高多类型电源供电时节点的安全性为目的,通过二极管和MOS的开关特性隔离多种供电电源的相互干扰,提出了一种多类型电源供电、高安全性的电源电路,详细阐述了电源系统的设计思路与电路结构。仿真结果表明,该电源方案能有效提高无线传感器网络节点电源电路的易用性和安全性。

面向ECG的二分法稀疏度自适应匹配追踪重构算法

为了减少无线传感器网络(WSNs)心电信号的压缩感知重构时间,提出一种面向心电(ECG)信号的二分法稀疏度自适应匹配追踪重构算法。基于二分法快速接近真实稀疏度的值,并通过相邻迭代之间残差范数值差的绝对值确定下一轮迭代计算区间。实验结果表明:与传统稀疏自适应匹配追踪重构算法相比较,改进算法可显著降低重构时间并接近子空间追踪算法和正交匹配追踪算法;与子空间追踪算法和正交匹配追踪算法相比,峰值信噪比平均提升了6.29%和5.43%。

图形化蓝宝石衬底掺杂渐变GaN肖特基型紫外探测器

在图形化蓝宝石衬底掺杂渐变的氮化镓(GaN)外延片上制备了肖特基型紫外探测器。与传统结构器件相比,该器件表现出显著改善的电学和光学特性:(1)室温下,当偏压为-5V时具有极低的暗电流密度~1.3×10-8 A/cm^2;(2)在零偏压情况下,紫外/可见光抑制比为~4.2×10~3,最高的响应度为~0.147A/W,最大外量子效率为~50.7%,甚至在深紫外波段(250~360nm)平均量子效率也大于40%;(3)平均开启和关闭瞬态响应常数分别为115μs和120μs,基本不随偏压变化,且具有很好的热稳定性;(4)零偏压下热噪声限制的极限探测率为~5.5×10^(13)cm·Hz^(1/2)/W。

面向心电信号的低功耗压缩感知电路设计

基于压缩感知理论,设计了一种用于心电信号的低功耗压缩感知电路。利用心电信号的周期性,通过预先计算压缩处理过程中产生的最大数据,确定了压缩电路中累加器的位数,避免了使用多余的寄存器,有效降低了电路的功耗并提高了数据的压缩比。使用贝叶斯学习算法进行重构验证。结果表明:压缩感知电路的逻辑门数由42 071减少到了25 029,功耗由11.247μW降低到了6.847μW,较优化前减少了39.12%;重构信号的均方根误差百分比达到了1.14%。

TiO_(2)/PI复合薄膜对湿度传感器性能的影响

基于二氧化钛/聚酰亚胺(TiO_(2)/PI)复合感湿材料,设计并制备了一种叉指结构电容式湿度传感器。为了提高传感器的灵敏度,缩短响应时间,对复合薄膜中TiO_(2)的含量及复合薄膜的厚度进行了研究和优化。实验结果表明:与未引入TiO_(2)的PI湿度传感器相比,TiO_(2)质量分数为5%的湿度传感器灵敏度提高了97%,且线性度良好(R^(2)=0.991);针对叉指结构设计合理的复合薄膜厚度,能将传感器的响应时间和恢复时间分别显著缩短至33 s和38 s。该研究可为电容式湿度传感器的湿敏薄膜材料配制和厚度优化提供有益的参考。

基于主从SVM的低功耗癫痫检测电路实现

基于癫痫患者脑电信号及其噪声的特征,提出了一种基于主从支持向量机(SVM)的低功耗癫痫检测电路。使用主SVM检测癫痫发作的开始,同时启动从SVM,利用相对复杂的从SVM校正癫痫发作的结束;通过引进连续序列检测,降低由离散噪声影响造成的误报率,最终实现低功耗、高性能的实时癫痫检测。利用MIT数据库评估检测性能,平均敏感性、特异性和误报率分别为93.3%,99.9%和0.27/h。在SMIC 65 nm工艺库下,仿真功耗为4.23μW,版图面积为185μm×222μm。与基于高斯SVM的检测电路相比,平均功耗降低了约78.4%。

基于ELCR的双模微波湿度传感器

基于电耦合电感电容谐振器(ELCR)设计并制造了一种新型聚酰亚胺微波湿度传感器(PMHS),PMHS的双谐振点位置与幅度可按检测需求灵活调节。实验结果显示:在10%~90%RH的湿度范围内,PMHS在1.2 GHz处谐振点偏移量和2.085 GHz处反射系数增量与湿度变化成线性关系,双模线性度R^(2)分别为0.9854和0.9987,两者的检测灵敏度分别为83.8 kHz/%RH和0.117 dB/%RH。该研究表明:多谐振微波传感器可作为一种新方案实现宽范围、高线性度、高灵敏度的湿度检测。

基于SPI的高速蓝牙模块设计

在无线体域网中,人体信号监控设备除了需要便于携带外,对实时传输速度也有更进一步的要求。为满足此类设备的便携性和数据传输的高速性要求,设计了一种基于Cypress的可编程片上系统(PSoC)、对外接口为串行外设接口(SPI)的蓝牙模块。采集终端的数据通过SPI接口传输到PSoC进行蓝牙无线发送,并通过配套的上位机实现数据的重构和可视化。同时,采取了首尾字符校验、奇偶校验等措施保证数据完整。实验结果表明:最高传输速率可达到1 Mbps,满足传输心电或脑电等采样率信号的要求,且可应用至其它高速无线数据传输场合。