GaN基HEMT器件的优化设计

针对氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)器件自热效应以及电流崩塌效应导致器件性能退化和失效的问题,研究了通过合理改变器件参数尺寸优化GaN基HEMT器件的设计,提高器件性能。通过仿真软件模拟了器件各参数对于GaN器件电学性能的影响,分析了不同衬底构成对GaN HEMT器件自热效应的影响,系统研究了GaN HEMT器件相关参数改变对自热效应及器件电学性能的影响。结果表明:Si及金刚石组成的衬底中减小Si层的厚度有利于减小器件的自热效应,降低有源区最高温度。为提高器件性能以及进一步优化GaN基HEMT器件设计提供了一定的理论参考。

磁调制式剩余电流传感器的动态励磁过程分析与仿真

随着智能电网的发展和电力电子设备不断增多,设备故障时产生的剩余电流呈现非线性,本文针对非线性剩余电流传感器的工作过程开展了研究。首先建立了电压型磁调制式剩余电流传感器的动态励磁电流变化过程模型,推导出励磁脉冲电压频率的计算公式,并证明了通过励磁电流的检测可以实现剩余电流的准确测量;其次对动态励磁电流变化过程进行了分析,在剩余电流传感器励磁电流动态变化过程简化计算模型中,通过合理选择饱和电流值可以使励磁脉冲电压频率和励磁电流平均值的计算结果与考虑磁滞情况的结果一致;然后分析了影响磁调制剩余电流传感器工作性能的因素,通过改变传感器的匝数、励磁电压幅值、反转励磁电流等方法可以使传感器满足设计要求;最后通过仿真模型和实际测试,对动态励磁电流变化过程模型进行了验证,考虑磁滞影响的励磁电流动态过程与实际变化过程更吻合。本文对励磁电流动态过程的分析为电压型磁调制式剩余电流传感器的设计提供了依据。

基于改进蝙蝠算法的CO-OFDM系统峰均比抑制技术（英文）

为了抑制相干光正交频分复用系统中的峰值平均功率比,采用蝙蝠算法优化系统子载波的相位.同时针对蝙蝠算法存在的易陷入局部最优和收敛精度不高的问题,对蝙蝠算法进行改进.在蝙蝠的速度更新公式中加入蝙蝠的自我学习部分,并引入惯性权值和学习因子,在保证算法收敛速度的同时尽可能提高算法的收敛精度,防止算法出现早熟收敛情况.采用改进算法对正交幅度调制、100Gb/s的相干光正交频分复用系统进行仿真实验,仿真结果表明,改进算法有较强的搜索能力和较高的搜索精度,使正交频分复用信号的峰值平均功率比降低了5.48dB,相对于蝙蝠算法降低了0.52dB,改进算法的峰值平均功率比抑制性能得到了进一步的提高.

封装与PCB复杂互连结构的传输特性研究

鉴于晶片电子封装结构的一些精细电磁现象如复杂互连结构的不连续性、寄生效应带来的信号完整性等问题,采用电磁分析软件CST微波工作室,建立了封装与PCB复杂互连结构的物理模型,对信号传输性能进行仿真分析,并对简单等效电路模型进行改进。结果表明:增大焊球半径,采用低介电常数基板材料,可提高互连结构的信号传输效率。采用软件ADS模拟电路模型,其结果与软件CST的结果趋势基本吻合。

三维连接系数矩阵的脉冲耦合神经网络彩色图像分割

提出三维连接系数矩阵的脉冲耦合神经网络(3D-PCNN)模型,将二维连接系数矩阵扩展成三维,值取空间欧氏距离的倒数,提出指数上升的动态阈值。利用神经元脉冲同步发放特性和自动波特性,直接分割彩色图像。结果表明,3D-PCNN算法与其他分割算法相比,运行时间减少了25%以上;该算法能够将不同区域信息以多层次彩色显示,改变RGB分量输入顺序时,同样可以分辨出更多的图像细节信息,分割精度高。

基于平面波展开法的二维立方晶格光子晶体带隙研究

应用平面波展开法(PMW)计算了圆形立方晶格、正方形立方晶格及正六边形立方晶格三种不同结构的二维空气柱光子晶体带隙结构。结果表明,空气柱光子晶体存在对应TE、TM模的完全禁带,并且圆形空气柱光子晶体存在完全带隙。比较而言,圆形空气柱立方晶格的TE模禁带与完全禁带最宽,最宽禁带宽度分别为0.137(ωa/2πc)与0.018(ωa/2πc),正方形空气立方晶格的TM模禁带最宽,最宽禁带宽度为0.119(ωa/2πc)。

动车组复合型火灾探测器的设计与实现

针对动车组复杂运行环境,设计复合型火灾探测器,完成了探测器与车厢控制器的通信系统设计,并进行了车厢探测器布置优化设计。介绍温度检测电路、烟雾检测模块等硬件设计。车厢控制器与探测器之间采用二总线通信,根据二总线特点设计通信协议,完成车厢控制器对探测器报警阈值的更改、巡检、软编址等功能。实践测试表明,设计的复合型烟温探测器能准确探测到区域内出现的火情,通信可靠性高,提高了整套火灾报警系统的性能。

AlGaN/GaN HEMT电容及充电时间的研究

通过计算Al Ga N/Ga N HEMT二维电子气中的电势、载流子以及调制掺杂载流子寿命,得到Al Ga N/Ga N HEMT电容和充电时间,研究了Al Ga N掺杂层浓度和厚度对器件的时间响应,并分析了Al Ga N/Ga N HEMT器件的高频特性。结果表明,栅电容随着Al Ga N掺杂层浓度和厚度的增加逐渐减小。随着Al Ga N层掺杂浓度的增大,电容充电时间先减后增,当掺杂浓度达到1.24×1019cm-3时,电容充电时间达到极小值,在Al Ga N掺杂层厚度等于7 nm时电容充电时间最短。

一种基于改进频域最小均方算法的少模光纤模式复用系统均衡

基于少模光纤的模式复用传输在近些年由于其超过单模光纤非线性香农极限的高传输容量而受到广泛关注,同时偏振复用在不改变光纤链路的情况下,使得系统传输容量翻倍.因此模式复用和偏振复用的结合为下一代超100 Gb/s光网络提供了一种可行的解决方案.然而,该系统的性能受到模式耦合和不同模式的群延时的影响.本文主要讨论基于频域最小均方(LMS)算法的数字均衡技术在少模光纤的偏振模式复用系统中的应用,提出了一种以蝶形复数有限冲激响应滤波器为基本结构的改进频域最小均方算法.该算法通过改进在每一频域柜中的平均功率方程来获得更好的均衡效果.仿真结果表明:采用改进频域LMS算法后在收敛效果上优于传统频域LMS算法,同时提高了系统性能.

二总线火灾报警系统编码与通信的实现

依据二总线技术的工作原理,设计了火灾探测器的信号检测电路,将控制器和探测器双方需要传递的信息加载在总线电压和电流上.采用数字脉冲计数的方法,实现控制器对探测器的寻址与识别,并结合总线电压的变化向探测器发送编址指令,实现控制器对探测器的编码.通过探测器对返回总线电流的控制和通信时序的设计,实现了复合型火灾探测2种火灾参量信号的回传.

柔性印刷电路板载高频传输线的研究进展

传输线是柔性印刷电路板上实现高频信号传输的关键部分,由于传输电磁环境复杂,易受高频效应、串扰和力学应变的影响,传统传输线结构已经无法满足高频高速信号传输的需求,需要新型传输线结构来满足柔性化、集成化和低损耗的设计要求。本文对目前高频传输线的结构进行了总结,分析了三种新型传输线,具有微带线和矩形波导两种工作模式的超宽带互连选择性传输线(MSTL);通过紧密耦合方式的柔性电路的引导互连(GI);改进半波长谐振器电磁连接的分段共面波导(SCPW)。针对不同的应用领域,分析了相应传输线的工作频段、眼图、串扰、损耗和S参数等相关参数,展望了柔性印刷电路板载高频传输线的发展方向。

基于随机森林和粒子群优化的SVR的混合气体分析方法研究

为了解决混合气体检测准确性较低的问题,提出了一种新型的混合气体分析方法。该方法通过PCA提取到的特征对随机森林建模,实现了混合气体的定性识别,并在此基础上利用粒子群优化的SVR对各类别气体浓度进行定量分析,解决了SVR超参数选择困难的问题。最后通过样本数据对算法的有效性进行了验证,实验结果表明随机森林的平均识别准确率最高达到了95%,粒子群优化的SVR模型对各类别气体浓度的估计准确率均比SVR高10%以上。

一种自下而上的人脸检测算法

针对在非控条件下的人脸检测经常遇到的问题,如复杂的人脸姿态表情、严重的人脸遮挡、外界环境背景复杂、光照条件差、小脸等提出了一种自下而上的人脸检测方法。自下而上的人脸检测是基于深度学习的,先进行人脸相关关键点检测和关键点之间的位置关系检测再进行人脸检测。网络结构采用稠密网络进行图像特征提取,提取到的特征传送给6个级联网络,每个级联网络由两个分支网络构成,分支网络1用来预测人脸相关关键点位置坐标,分支网络2用来预测关键点之间的位置关系。利用得到的关键点位置和位置关系进行人脸检测。在FDDB测试集上进行了验证,取得了0.98的成绩,并可以在输入图像分辨率为1 920×1 080的情况下,能检测到的最小人脸分辨率为10×10,使用GPU Nvidia GeForce GTX 1070最快能达到17 fps。

利用惯性测量元件进行三维定位的系统设计

针对消防室内定位技术的需求,搭建了基于惯性测量元件的室内三维定位系统。首先,利用微机电系统(MEMS)惯性传感器获取行人运动过程中的必要参数。然后基于行人航迹推算(PDR)算法,实时计算出行人行走的步数和步长;通过气压传感器实时采集行人所处位置的高度。最后,利用无线数传模块结合服务器端处理,实现行人的室内三维定位。测试表明:系统在正常行走的情况下,可以满足行人的室内三维定位要求。

基于图像内容和双目特性的立体图像质量评价

为提高图像质量客观评价与主观评价的相关性,提出了一种基于图像内容和双目特性的立体图像质量评价方法。首先,分别对参考和失真图像的频域信息加权,提取感兴趣区域作为权重进行融合计算,得到基于图像内容的评价值;然后,利用拉普拉斯金字塔和双目加权模型实现对左右视点图像的逐层分解、融合,并重构合成图,得到基于双目特性的评价值;最后,结合两者得到立体图像质量评价值。以LIVE3D图像库为样本,将该方法与主观评价值作相关性分析。在相同条件下,对于五种失真类型的立体图像,其Spearman等级相关系数总体优于现有算法。结果表明,该评价方法对立体图像质量的预测结果与主观评价值具有较高的一致性。

一种高性能FPGA辐射发射抑制方法研究

随着半导体技术的不断发展,集成电路的电路速度、集成密度和I/O端口数量已大大增加,FPGA的小型化、高密度集成会引发电磁兼容性的问题,电磁屏蔽是抑制电磁辐射最有效的方法,选择高效的电磁屏蔽材料可以取得良好的屏蔽效果。而目前电磁屏蔽材料在FPGA上的应用较少,因此选取了一款具有代表性的高性能FPGA作为研究对象,通过近场扫描测试来研究不同状态下FPGA的电磁辐射发射问题;针对芯片的特点,选取了复合金属屏蔽罩和吸波导电海绵作为电磁屏蔽材料,对FPGA的辐射发射进行抑制。进一步的实验结果表明,由金属材料复合而成的屏蔽罩具有更好的屏蔽效能,达到了10 dBm,相比之下,吸波导电海绵的压缩性和结构稳定性更有助于FPGA在多场景下应用。

微结构光纤微腔激光器研究进展(特邀)

微纳尺度的微腔激光器具有高品质因素、低阈值、高灵敏度、易集成、低功耗以及灵活调谐等优点,被广泛应用于生物痕量感知、医疗靶向检测、集成光源标记和光流体传感领域。随着谐振腔纳米工艺的完善和高效率增益介质的突破,基于微结构光纤的微腔激光器成为相关研究聚焦的热点,并逐渐应用于生物科学和医疗监测研究。回顾了近二十年以来国内外研究者在微腔激光技术尤其是基于微结构光纤的微腔激光器方面的研究进展,分析微结构光纤内嵌谐振微腔与纳米增益介质材料的改进与提升,总结了光纤微腔激光器的技术特点优势并对此领域未来研究的方向提出了展望。

阻挡层抛光中布线槽铜电阻R_s的控制机制研究

布线槽处铜线条的电阻Rs关系着集成电路的响应速度和芯片的电特性。阻挡层抛光的过程中会造成布线槽处铜线条电阻Rs的变化,为了实现Rs的变化可控,使用FA/O螯合剂和JFC活性剂进行实验测试和机制研究。测试结果表明布线槽铜线条电阻Rs的变化取决于铜线条厚度的大小,铜线条厚度的大小是由铜线条去除速率VCu决定的。对含有不同浓度FA/O螯合剂和JFC活性剂的抛光液进行电化学实验研究,结果表明螯合剂FA/O对Cu^2＋有很强的螯合作用,可以促进抛光液对布线槽铜线条的化学作用,提高布线槽铜线条的去除速率VCu;活性剂JFC对布线槽铜线条表面有很强的钝化作用,可以抑制抛光液对布线槽铜线条的化学作用,减小布线槽铜线条的去除速率VCu。利用螯合剂FA/O的强螯合作用和活性剂JFC的强钝化作用实现了布线槽铜电阻Rs的控制。

钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池的研究进展

有机—无机杂化钙钛矿电池因其禁带宽度可调、光吸收系数高、光电转化效率高、制备成本低等优点而被用于硅基叠层太阳能电池中,使得太阳能电池的转换效率提高,生产成本降低,应用范围也更为广泛。文章介绍了钙钛矿吸收材料和钙钛矿/晶硅叠层电池的工作原理,对钙钛矿/晶硅叠层电池的类别、影响其性能的主要因素进行了归纳综述,对钙钛矿/晶硅叠层电池未来发展进行了展望。

Ru负载WO3纳米颗粒对NH3的气敏特性

采用酸化法制备了片状WO3纳米颗粒,通过动态配气测试系统测试了WO3对低浓度氨气（质量分数为2×10^-6～20×10^-6）的气敏性能。结果表明：制备的WO3对氨气的气敏性能较弱。为提高WO3纳米颗粒对氨气的气敏响应能力,采用浸渍法在WO3纳米颗粒表面负载了Ru元素。研究显示：Ru修饰改性的WO3对氨气的气敏响应显著提高,Ru-WO3对NH3的气敏响应随Ru的负载量及传感器工作温度的升高表现为先增大后减小,其中1%Ru-WO3在350℃时对NH3的气敏响应最好,且能响应低至1×10^-6的NH3,同时,Ru-WO3在氢气还原后对NH3的气敏响应也得到了显著提高。还探究了氨气的气敏响应机理,初步认为表面吸附氧是WO3及Ru-WO3对NH3气敏响应的起源。