“数字电子技术基础实验”课程教学改革

“数字电子技术基础实验”课程是培养学生创新思维,提高学生动手能力的重要教学环节,可是传统教学中存在着种种弊端。为了克服这些弊端,课程组对该课程进行了相应的教学改革。包括革新实验项目、合理利用线上教学平台辅助教学,摈弃纸质作业,利用Multisim仿真软件完成预习任务和课后作业。从而解决了学生预习效率低下、课中对实验内容不够熟悉、课后传抄作业的问题。教学效果表明,该教学改革方法可以激发学生的学习兴趣,提高毕业生的就业能力。

一种紧凑型电磁带隙结构双陷波超宽带天线设计

基于单EBG结构设计一种带有双陷波功能的超宽带单极子天线。以杯型贴片构成天线辐射单元,馈线处引入半圆开口谐振环-电磁带隙(Semicircular Split Ring Resonator Electromagnetic Bandgap,SCSR-EBG)结构,通过将半圆环型EBG结构开口,构成谐振回路,从而在EBG陷波频率的基础上产生第二陷波频率。与传统EBG结构相比,该结构紧凑,陷波性能明显,单个SCSR-EBG单元(0.13λc1*0.065λc1)可以有效消除WiMAX和WLAN两个频段干扰。仿真和测试结果表明,天线在陷波频段处驻波比(Voltage Standing Wave Ratio,VSWR)>10,通带内具有稳定的辐射特性,可应用于超宽带通信系统。

具有可重构特征的轨道角动量天线技术研究进展

轨道角动量(OAM)因其模式具有理论上无穷且正交互不干扰的特点,在扩展信道容量方面展现出良好的优势,为解决日趋紧张的频谱资源提供了一种新型设计自由度。面对复杂多样的无线通信场景,设计具有可重构特征的OAM天线,是实现多模态复用、智能信息感知和人工智能天线的物理层基础。该文首先结合可重构天线实现机理,给出了OAM可重构天线设计的方法及具备的特点;然后,系统性综述了具有可重构特征的OAM天线的研究进展;最后,对未来设计具有可重构特征的OAM天线研究进行了展望。

含有理想集成运放电路的系统函数分析

为了加深本校学生对"信号与系统"课程理论知识的理解,探索学生应用能力培养的有效途径,在教学内容安排上中,引入相关的从工程实际应用中提出的真实案例,鼓励学生利用所学的理论知识进行分析,解决分析过程中遇到的具体问题,提高解决实际工程问题的能力。本文以压控电压源带通滤波器实际电路模型和相移滤波器实际电路模型为例,利用拉普拉斯变换对电路进行系统函数分析。

短参多进制保密差分混沌键控系统

相对于传统差分混沌键控(differential chaos shift keying,DCSK)系统,短参考DCSK(short reference DCSK,SR-DCSK)系统在一定程度上提升了传输速率和能量利用率,但安全性能降低。针对该问题,提出了一种短参多进制保密DCSK(short-reference M-ary security DCSK,SRMS-DCSK)系统。该系统使用置乱矩阵和移位矩阵构造置乱矩阵组,使置乱矩阵在提高混沌信号保密性的同时还能携带多进制比特信息,这不仅能提高系统的安全性,同时也能进一步提升能量利用率。SRMS-DCSK系统的性能提升通过与同类型的系统进行对比得到验证。采用高斯近似法推导了不同信道下误比特率(bit error rate,BER)的解析表达式,并在仿真对比中得到验证。

应用于煤自燃指标气体体积分数在线监测系统

煤炭资源作为主要的化石能源,在国家的经济发展中具有十分重要的地位。煤矿的高产高效是我国未来煤炭行业的发展趋势,而影响煤矿高产高效开采的主要问题是煤矿安全,其中采空区煤炭自然发火又是煤矿主要灾害之一,实时准确监测煤矿采空区主要指标气体体积分数对防治煤自燃具有重要意义。基于可调谐半导体激光吸收光谱技术和多路复用的锁相技术,设计了一套集成度较高的多种指标性气体实时在线分析监测系统。该系统充分利用不同气体分子的“指纹”吸收谱线特征和DFB激光器的窄线宽、快速调谐的特性,通过检测目标气体的一条孤立的吸收线实现气体体积分数的快速检测,并在系统电路设计中采用多路扫描信号以及无相位误差的正弦调制信号,实现了使用一块锁相放大器,通过分时和自动切换通道对多采样点处的CH_(4),CO_(2),O_(2),CO,C_(2)H_(2)和C_(2)H_(4)等6种指标性气体体积分数同时在线监测。在实验室分别测试了系统对6种指标气体最低检测限分别为9.9×10^(-4),4.73×10^(-4),0.12%,7.2×10^(-7),1.3×10^(-6)和1.28×10^(-5),表明该系统具有较好的稳定度和较低的检测极限。并在合作煤矿通过井下束管抽采系统将采空区的进风巷和回风巷的气样,直接通入井下气体监测系统,完成实时气体体积分数现场试验验证,试验表明该系统可为煤矿安全生产和预警提供有效的数据保障,可以满足煤矿安全检测标准要求,促进对煤自燃特征信息指标体系的建立和分级预警方法的确定,便于实现对煤自燃隐蔽火源危险程度的判识和预警。

基于欠定方程的频谱峰值搜索算法及其在连续毫米波雷达系统中的应用

现有谱峰搜索算法在应用于连续毫米波雷达后端中频信号处理时,或计算量较大,或精度不高.本文针对该问题,提出一种可有效提取信号峰值频率信息的快速算法,进而实现连续毫米波雷达的快速准确测速测距.该算法借助压缩感知原理,通过构建欠定方程,并计算少量内积,实现高效捕捉信号频率值.数值结果表明,此算法具有运算量小、计算精度高等特点,可为当今智能交通领域中的高精度测速测距提供一种快速解决方案.

基于PSO的PID参数整定仿真与研究

针对工业控制过程中经验PID整定耗时耗力、精度低且稳定性能差等问题进行研究,提出采用标准粒子群算法可实现对PID控制器参数的快速优化且收敛效果明显;通过重点分析PSO算法中的不同惯性权重以及学习因子分别对被控对象系统控制优化性能的影响,深入研究算法参数各部分的作用及其设置范围,使基于PSO算法的PID整定方法能够获得最优的控制效果及更广阔的应用前景;最后,应用Matlab软件平台,并结合Simulink系统进行算例数字仿真分析:通过对比不同惯性权重及学习因子情况下的仿真结果,证明方法的鲁棒性强;通过对比传统Z-N方法和遗传算法整定,证明了方法的优越性。

基于拉曼散射光动态校准的分布式光纤温度传感系统

分布式光纤温度传感(distributed temperature sensor,DTS)系统进行温度测量时,参考光斯托克斯光强度随着温度的升高而增大,使信号光反斯托克斯光与参考光斯托克斯光强度的比值减小,测量温度小于真实温度,降低系统的测温准确度.本文提出并实验验证了一种新的动态校准法修正斯托克斯光信号,可有效减小斯托克斯光导致的测温误差,提高系统的测温准确度.该方法根据参考光纤中的实时斯托克斯光强分布,模拟出对应的整条光纤在参考温度环境中的斯托克斯光强度曲线,实现斯托克斯光的温度响应修正.实验结果表明,与传统温度解调方法相比,分布式光纤温度传感系统进行斯托克斯光动态校准后测温准确度最高提升4.3℃.与瑞利噪声抑制法联用后,测温准确度提高8.9℃.本研究为DTS系统进行高温环境温度监测提供了一种新的解决方案.

“信号与系统”中傅里叶变换的教学方法研究

“信号与系统”是我国各类工科院校电子信息类专业所普遍开设的一门专业基础课。傅里叶变换作为开启信号变换域分析的钥匙,往往被认为是该课程中最至关重要的章节。围绕如何深入浅出地讲授傅里叶变换展开研究和探讨,提出一种四层步进式的讲解方法,并将其与问题探究、启发式教学相结合,以期帮助学生更好地理解和掌握傅里叶分析这一重要的信号处理利器。

材料合成方法实验综述

材料合成方法是高校材料学专业学生必须掌握的核心专业知识,往往作为高校的核心实践课程来对学生进行相应的专业技能训练。本文以RMn_(2)O_(5)(R=稀土元素)多铁性材料的合成为例,综述了当前几种主流的材料制备方法,并比较了其优缺点,为高校教育工作者的材料合成实验教学提供了教学素材,也为学生的材料合成实验学习提供了基础的材料合成知识,高校材料学专业也可根据自身实验条件选取适合的材料制备方法,以更好地开设材料合成实验课程。

高频电子线路课程中的丙类功放EDA软件辅助教学

丙类功放是高频电子线路课程中非常重要的概念,其集电极电流波形是尖顶脉冲,要求晶体管工作在部分截止状态,需要通过复杂的傅里叶级数分解才能在负载上得到不失真的输出电压。教学中,学生对于晶体管工作状态的条件设置、电流脉冲的波形失真和输出电压的完整性等知识理解存在困难。软件仿真能够直观地显示出各种条件下的波形,帮助理解复杂的理论推导过程。文中在讲述功放原理、信号幅度和电源电压以及负载影响的基础上,通过设计相应电路,对比波形,将仿真和理论结合,能够显著降低抽象程度,提高教学质量和学习效果。

基于GPS的两轮直立循迹车的设计与实现

汽车自动驾驶技术是当前非常热门的技术,众多科技工作者相信在将来汽车自动驾驶技术将会普及开来,出现在每一个普通大众的视野中。自动驾驶离不开电子通信和计算机技术的支持,如传感器、大数据技术等。本文利用摄像头传感器,GPS传感器,电磁传感器,陀螺仪等设计了自动循迹的两轮平衡小车,实现自动巡航功能。

基于跨波长调制和直接吸收光谱的宽量程多气体检测方法

针对可调谐半导体激光吸收光谱技术(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)在煤矿、石油化工领域进行气体浓度检测时,遇到的高精度、宽动态范围需求,采用时分复用的方法,将直接吸收光谱技术(Direct Absorption Spectroscopy,DAS)和波长调制光谱(Wavelength Modulation Spectroscopy,WMS)技术的优势相结合,完成了高精度、宽量程和免标定多气体检测系统的设计。设计激光器的驱动为线性扫描输出和叠加不同高频调制扫描输出的周期信号,用于完成高低浓度反演算法的时分复用计算,通过实验优化选择检测气体的吸光度拐点,实现对气体浓度的高精度、宽量程检测。在室温和常压下,通过实验分别对CH_(4)、CO和C_(2)H_(2)三种气体体积浓度进行检测,确定了两种算法最佳拐点吸光度约为0.026 cm^(-1)。系统对CH_(4)、CO和C_(2)H_(2)三种气体体积浓度的检测量程分别为0~100%、0~5 000×10^(-6)和0~1 000×10^(-6),其最小体积浓度检测限分别为2.27×10^(-4)、0.21×10^(-6)、1.68×10^(-6),且在量程内的测量结果准确度优于现行的煤矿行业标准。实验结果表明:该方法能够满足工业现场实际应用的需求,有利于拓展激光吸收光谱技术在工业过程、安全等领域的应用。

金属掺杂改善HfO_(2)阻变存储器(RRAM)氧空位导电细丝性能

本研究采用金属掺杂的方式调控氧空位导电细丝的电子结构以获得更好的器件性能。计算了HfO_(2)体系中四组氧空位的形成能,得到V_(O4)-V_(O23)-V_(O34)-V_(O46)最易形成的氧空位簇;分波电荷态密度进一步表明在[010]晶向上电荷聚集形成导电通道。另外,研究了Ag、Mg、Ni、Cu、Al、Ta、Ti掺杂对该缺陷体系电子结构的影响,显示Ni与其它金属相比,在共缺陷体系中最易形成,体系最稳定;V_(O)-Ni共缺陷体系中导电细丝最均匀,最高等势面值最大,证明导电细丝最易形成;V_(O)-Ni之间相互作用能为-2.335eV,表明缺陷相互吸引;金属Ni具有很强的局域电子能力。

基于压缩感知的天线远场快速测量技术

提出一种应用于天线远场测量系统的压缩感知方法,通过使用正交模拟信息转换（QAIC）结构,可以减少对数据样本的采集,缩短测量时间,并提高天线远场测试效率。为验证系统的准确性,在微波暗室中,测量标准角锥喇叭天线的远场方向图,控制正交模拟信息转换结构的测量数据采样量,低速均匀采样,获取到信号的观测数据,并采用优化算法重构恢复信号。实验表明,该系统在满足一定测量误差的条件下,减少70%的数据采集量仍能保证测量结果的准确性,较传统暗室测试更高效。

基于曲线拟合的AGV机器人特殊路段标定方法

电磁感应引导式的AGV(Automated Guided Vehicle)机器人特殊路段识别与标定是一个较为复杂的问题,需要在充满噪声的函数中寻找特殊状态进行识别,并利用其原函数变换成其他函数以适应AGV正常运行的目标轨迹函数。本文提出一种基于曲线拟合的电磁感应引导式AGV特殊路段标定方法。该方法通过计算机对AGV采集的原始离散数据进行拟合,模拟出其运动方向上变化率趋势,仿真出最佳的运行目标轨迹函数曲线,实现特殊路段的平滑运行。测试结果表明,该方法能实现AGV的精准转向控制,在普通路径与特殊路径衔接时可以做到平滑过渡,提高了AGV高速运行时的稳定性、可控性、机动性与运输效率。

低频电路到高频电路的比较教学研究

传统低频电路的分析方法无法适应于高频电路的研究,学生在学习时普遍感到难入门、模型抽象。本文采用对比的方法,介绍了从低频过渡到高频工作模式的转变、研究方式方法的差异。利用等效电路模型,将高频电路图转换成学生容易理解的低频电路图。从电路基本元器件、测量仪表、加工方式以及PCB的相关影响等方面介绍高频电路与低频电路在实际工程应用中的差异,将理论与实际工程运用相结合,加深学生对高频电路与低频电路内在差别的理解。

磨料混合对蓝宝石抛光效果的影响

磨料的粒径分布严重影响蓝宝石抛光,传统的抛光模型无法说明粒径分布的作用效果。针对这一问题,以不同粒径磨料混合放大粒径分散性影响,研究单一磨料和2种粒径混合磨料对抛光速率的影响。结果表明:2种不同粒径混合能够明显提高抛光速率,在一定质量比条件下可以达到最大值,并且粒径差距越大,抛光速率越快;不同粒径磨料混合影响抛光温度和磨料使用寿命,这是因为其一方面增加磨料整体羟基官能团数量,另一方面可以形成不同磨料间的密堆积,增加与蓝宝石接触面积。以此为基础,讨论多粒径分布的抛光动力学过程,并提出抛光动力学模型。

创新创业背景下的电路分析基础课程教学方法研究

创新创业教育是一种新型教育理念,主要培养学生的创新精神和创业意识,对国家经济发展起到了重要作用,是经济快速发展的“直接驱动力”。文章研究了面向创新创业人才培养的电路分析基础课程在教学理念导向上、教学方式方法上、教学内容体系上、教学设置重构上的创新,为创新创业教育在教学改革上提供了一个新的方向,并针对叠加定理这个教学环节做了具体的分析。