2018年第07期

刊出日期:2018-07-08
邮发代号: ISSN 0258-7998
CN11-2305/TN
邮发代号:2-889
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技术专栏-射频与微波

超宽带OAM天线的设计与研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181290

作者:常 伟1,孙学宏2,3,刘丽萍1,3

作者单位:1.宁夏大学 物理与电子电气工程学院,宁夏 银川750021; 2.宁夏大学 信息工程学院,宁夏 银川750021;3.宁夏沙漠信息智能感知重点实验室,宁夏 银川750021

摘要: 随着现代通信技术的快速发展,对天线提出了体积小、频带宽、多频段工作的性能要求,同时解决频谱资源短缺和频谱利用率低的问题也迫在眉睫。将轨道角动量(OAM)这种新的频谱复用资源与超宽带天线技术相结合,设计了一种超宽带OAM天线。仿真结果表明,OAM天线的工作频带覆盖Ku、K和Ka多个频段,在高频的微波段可产生多种模态的OAM波束;同时各模态的OAM波束具有良好的旋转性和对称性,并分析了不同OAM模态波束的特点;最后发现在多频段上不同频点产生相同模态的OAM波束时,其能量集中性基本保持一致,这在一定程度上说明了此OAM天线的可行性和有效性。
关键词:
超宽带
轨道角动量
多频段
频谱利用率

基于自适应变步长欧拉法的NURBS曲面爬行波寻迹算法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180908

作者:曹 拓,付 松,何思远

作者单位:武汉大学 电子信息学院,湖北 武汉430072

摘要: 虽然一致性几何绕射理论(UTD)理论上可以应用于由非均匀有理B样条(NURBS)建模的任意形状的曲面,但UTD表面衍射场的计算中有一个巨大挑战,即难以确定爬行波在任意形状的NURBS表面上传播的测地线路径。在微分几何中,测地路径满足测地微分方程(GDE)。因此,引入了一种通用且高效的自适应变量欧拉法来解决任意形状的NURBS曲面上的GDE。与传统的欧拉法相比,所提出的方法采用形状因子(SF)ξ来有效提高跟踪精度,并扩展了UTD在实际工程中的应用。 算法的有效性和有用性可以通过数值计算结果进行验证。
关键词:
爬行波
射线追踪
NURBS曲面
测地线微分方程
一致性几何绕射理论

基于互补分裂环角度编码的无芯片RFID标签设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181478

作者:王 帅,王二永

作者单位:河南理工大学 电气工程及自动化学院,河南 焦作454000

摘要: 针对频谱特征法在设计无芯片标签中面临的编码容量与标签尺寸的矛盾问题,提出了一种新型无芯片标签结构。设计的标签由介质集成波导和位于表面贴片上的互补分裂环构成。标签谐振频率可通过调节互补分裂环内外环的开口角度实现,其中外环负责大范围的频率粗调,内环用于小范围的频率细调。标签工作于4 GHz~6 GHz频率范围,尺寸为25 mm×15 mm,编码密度高达4.86 bit/cm2。通过仿真验证了与理论分析的一致性,相比传统的无芯片标签,该结构可以在不增大标签尺寸的前提下提高编码容量,同时介质集成波导为标签提供了高选择性,使标签保持了较高的频谱分辨率。
关键词:
无芯片标签
介质集成波导
互补分裂环

5G射频室内测试的关键技术

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.189012

作者:谢拥军,王正鹏,苗俊刚,万国龙

作者单位:北京航空航天大学 微波感知与安防应用北京市重点实验室,北京100191

摘要: 在简述5G移动通信对于射频测试提出新要求的基础上,着重介绍了测试成本小、不确定度低的5G射频室内测试方法,包括室内微波远区场模拟方法、室内真实工作场景模拟方法和无源互调测试方法,并重点分析了其中阵列天线法平面波模拟器、5G信道模型等关键技术。
关键词:
5G移动通信
天线测量
射频测量
无源互调测量

基于相邻-非相邻耦合的小型化微带带通滤波器

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181080

作者:饶晓红1,倪 飘2,金海焱3,黄 涛3,黄永茂3

作者单位:1.重庆川仪软件有限公司 产品研发部,重庆401121;2.成都理工大学 信息科学与技术学院,四川 成都610059; 3.电子科技大学 信息与通信工程学院,四川 成都611731

摘要: 提出了一种小型化微带带通滤波器,包含4个折叠阶梯阻抗谐振器。与传统均匀阻抗谐振器和阶梯阻抗谐振器相比,折叠阶梯阻抗谐振器充分利用其所占电路区域,可节约近50%的电路尺寸。由于同时存在相邻和非相邻耦合,该滤波器中可构建起3组不同的交叉耦合路径对,以产生3个不同的传输零点,从而有效提高滤波器的选择性和阻带宽度。滤波器样品的仿真与实测结果吻合良好,其过渡带滚降速度达100 dB/GHz,且抑制度优于33 dBc时的阻带达11.5 GHz。与一些同类工作相比,该滤波器的相对电尺寸缩减23%,满足微波电路的小型化需求。
关键词:
耦合拓扑
带通滤波器
阶梯阻抗谐振器

综述与评论

包络跟踪电源调制技术研究进展

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180398

作者:区力翔,李思臻,余 凯,章国豪

作者单位:广东工业大学 信息工程学院,广东 广州510006

摘要: 包络跟踪功率放大器(Envelope Tracking Power Amplifier,ETPA)具有高效率和高线性度等优势,已成为目前现代移动通信技术的研究热点。包络跟踪电源调制器是ETPA的关键模块之一,因为它能够提升PA在功率回退时的效率,从而提升整个通信系统的效率。首先介绍包络跟踪技术(Envelope Tracking,ET)和包络消除与恢复技术(Envelope Elimination and Restoration,EER),对比两者的性能差异,重点介绍ET技术,分析其最常用的混合型包络放大器(Hybrid Envelope Tracking Amplifier,HETA)电路结构以及电路的关键的设计参数,然后对比和总结目前已有的HETA技术优化方案,接着列举ET技术在移动通信中的实际应用,最后考虑ET技术将要面临的挑战。
关键词:
现代移动通信
包络跟踪技术
混合型包络放大器

微电子技术

用于SAR ADC的片上多模式基准电压产生电路的设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.174395

作者:侯佳力1,2,3,胡 毅1,2,3,何 洋1,2,3,王小曼1,2,3,杨小坤1,2,3

作者单位:1.北京智芯微电子科技有限公司,北京100192; 2.国家电网公司重点实验室 电力芯片设计分析实验室,北京100192; 3.北京市电力高可靠性集成电路设计工程技术研究中心,北京100192

摘要: 针对工业物联网等应用场景中ADC的供电电压范围宽、功耗要求苛刻等问题,提出了一种配置灵活、低功耗、低噪声的片上基准电压产生电路,为ADC提供与电源无关满量程电压。该电路在电源电压为2.65 V~3.6 V时提供2.5 V参考电压,电源电压为2.2 V~3.6 V时提供1.5 V的参考电压。该电路可以配置成片外电容模式,关闭缓冲器电路,降低整体的功率;还可以配置成内部缓冲器模式,减小基准电压产生电路的建立时间,从而降低ADC单次采样消耗的能量。芯片测试结果表明,该方案能够满足ADC在各种应用条件下的精度和速度需求。
关键词:
ADC
参考电压产生电路
功率
能量

S波段小型化发射通道设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.174921

作者:石 超,乔召杰,徐 亮,高长征

作者单位:中国电子科技集团公司第十三研究所,河北 石家庄050051

摘要: 阐述了S波段小型化发射通道电路原理,并对设计方案与测试结果进行分析。软件仿真腔体谐振,通过合理设计腔体结构能够保证腔体谐振点远离所用频率范围。在设计中采用MEMS滤波器、微波单片集成电路芯片及微组装薄膜工艺来实现通道小型化。测试结果表明,该S波段小型化发射通道增益平坦度小于1 dB,带内杂波抑制大于80 dBc,本振抑制大于57 dBc,三阶交调抑制大于66 dBc。整个发射通道尺寸为55 mm×35 mm×14 mm,其性能优异且集成度高。
关键词:
增益平坦度
带内杂波
三阶交调
小型化

应用于802.11ac的SiGe BiCMOS低噪声放大器

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.172821

作者:魏启迪1,林俊明1,章国豪1,陈 亮2,3

作者单位:1.广东工业大学 信息工程学院,广东 广州510000; 2.中国电子科技集团公司第五十五研究所,江苏 南京210000;3.南京国博电子有限公司,江苏 南京210000

摘要: 基于IBM 0.36 μm SiGe BiCMOS工艺设计应用于802.11ac的全集低噪声放大器,工作频段为5~6 GHz,且带有旁路功能。低噪声放大器的主体电路采用单端发射极电感负反馈结构。模拟结果显示,在工作电压为5 V的情况下,当低噪声放大器工作时,HBT低噪声放大器工作稳定,常温下,整体的噪声系数为2.2 dB @ 5.5 GHz,小信号增益为13.3 dB,旁路噪声系数为7.2 dB @ 5.5 GHz,插入损耗为6.8 dB。当输入总功率为0 dBm的双音信号(-3 dBm/tone)时,输入三阶交调点约为10.2 dBm。
关键词:
低噪声放大器
802.11ac
锗化硅
双极-互补金属氧化物半导体

TSV阵列交流电阻计算方法的研究与实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.174272

作者:赵景龙,缪 旻

作者单位:北京信息科技大学 信息微系统研究所,北京100101

摘要: 硅通孔(Through Silicon Via,TSV)作为三维集成电路中的关键互连技术,用于连接不同层的芯片输入与输出。当通有交变电流的多个TSV相互靠近时,会产生邻近效应,造成TSV电阻的增大,从而影响TSV的传输性能。因此,提出了一种基于重心插值法计算TSV阵列交流电阻的方法,在对TSV横截面进行三角剖分和剖分顶点上电流强度确定的基础上,利用插值法计算TSV的交流功耗,利用交直流功耗比计算TSV的交直流电阻比,进而得出邻近效应影响下的TSV的交流电阻值。该方法实现了对任意规模、任意排布方式的TSV阵列交流电阻的计算,从而能够为三维集成电路中传输结构的设计提供指导和验证。最后,将算法的数值结果与商业求解器ANSYS Q3D的计算结果进行对比,实验结果表明,该方法的求解效果更佳。
关键词:
硅通孔阵列
邻近效应
电流强度分布
交直流电阻比

基于FPGA的HEVC感兴趣区域编码算法研究与设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180233

作者:李 申1,严 伟2,夏 珺1,崔正东2,柴志雷1

作者单位:1.江南大学 物联网工程学院,江苏 无锡214122;2.北京大学 软件与微电子学院,北京102600

摘要: 为了在保证视频质量的前提下降低视频编码码率,基于FPGA并行处理和HEVC视频分块编码的特点,提出一种基于块匹配的高斯背景建模-感兴趣区域(ROI)映射算法,并用于HEVC视频编码。通过基于块匹配的高斯方法建立背景帧后,利用SAD判别准则对视频帧的编码块进行二分类,进而映射到编码树单元(CTU);然后根据率失真特性对ROI区域和非ROI区域的量化参数进行自适应调整,并进入后续的HEVC编码过程。实验结果表明,在FPGA平台上该算法运行速度高达22 fps@ 1080 p;建模后提取的ROI映射CTU区域变质量编码可得到平均约10%的码率节省,视频质量保持稳定。
关键词:
感兴趣区域提取
背景建模
FPGA
变质量视频编码
HEVC

基于CCII和CDCTA的低功耗电控调谐n阶滤波器设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.174381

作者:王春霞1,司国斌1,郭亚涛2

作者单位:1.焦作大学 机电工程学院,河南 焦作454003;2.中国国家电网河南温县供电公司,河南 焦作454003

摘要: 针对高阶滤波器功耗高和频带窄的问题,提出了一种电流模式n阶多功能滤波器。该电路仅由一个第二代电流传输器(CCII)、一个电流差分级联跨导放大器(CDCTA)以及接地电容组成。电路结构简单,功耗低至6.82 mW,灵敏度小于1,3 dB带宽大于100 MHz,且带宽可电控调谐。PSpice仿真和硬件实验测试结果表明所设计的电路正确有效。
关键词:
n阶滤波器
CCII
CDCTA
电流模式电路

嵌入式技术

基于窄带物联网应用架构的温湿度控制系统设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.174988

作者:杨 凡1,2,王宜怀1,宋洪儒1,3

作者单位:1.苏州大学 计算机科学与技术学院,江苏 苏州215006; 2.铜陵学院 数学与计算机学院,安徽 铜陵244000;3.铜陵学院 电气工程学院,安徽 铜陵244000

摘要: 窄带物联网是物联网领域新兴的通信技术,它具有低功耗、大容量、广覆盖等特点,将会成为物联网发展的趋势。为了使窄带物联网技术得到应用,研究了基于窄带物联网应用架构下温湿度控制系统设计,给出了窄带物联网应用架构的通信原理,再运用构件设计方法进行终端硬件和软件设计,对温湿度采集系统控制进行实践测试。测试结果表明,窄带物联网应用架构的设计具有很好的稳定性和可靠性,为窄带物联网的应用开发提供理论基础和技术支持。
关键词:
窄带物联网
终端
构件设计

基于多个开源系统的6LoWPAN边界路由器的设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.175198

作者:邬明彪1,2,吴桂清1,陈清华2

作者单位:1.湖南大学 电气与信息工程学院,湖南 长沙410082;2.浙江清华长三角研究院,浙江 嘉兴314006

摘要: 在开源系统OpenWrt基础上,开发应用程序socket-support,并将6LBR移植到OpenWrt上。以TP-link的TL-WR703N芯片和TI公司生产的低功耗CC1310芯片作为核心硬件平台,基于Contiki、6LBR与OpenWrt系统设计了一种6LoWPAN边界路由器。同时采用CC1310芯片设计了两个6LoWPAN子节点,搭建了一个包含PC、子节点和边界路由器在内的物联网应用测试网络。测试结果表明,PC端可利用CoAP协议通过边界路由器实现对6LoWPAN子节点的数据采集与控制,可以应用于工业控制、环境检测、智能家居等多种场合,具有一定的应用价值。
关键词:
OpenWrt
6LBR
Contiki
边界路由器

基于FPGA的DDR3六通道读写防冲突设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.175167

作者:张凤麒,张延彬,王忠勇

作者单位:郑州大学 产业技术研究院,河南 郑州450000

摘要: 为了解决期货行情数据加速处理中多个通道同时访问DDR3时出现的数据读写冲突问题,实现了一种基于FPGA的DDR3六通道读写防冲突设计,完成了对单片DDR3内存条的多通道实时访问控制需求。通过ChipScope工具采样结果证明了设计的可行性,提高了并行处理的速度,极大程度地降低了期货行情数据处理中行情计算的时间开销,最高通道速率可达5.0 GB/s以上,带宽利用率可达80%以上,在多通道数据读写应用中具有很高的实用价值。
关键词:
多通道
防冲突
DDR3
FPGA

一种安全RTU的设计与实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.175143

作者:韩在峰1,赵丽敏2

作者单位:1.北京国际系统控制有限公司,北京100083;2.德州学院 信息管理学院,山东 德州253300

摘要: 介绍了一种RTU(Remote Terminal Unit)的整体结构设计。详细说明了遥测采集模块、遥信采集模块、控制模块、加解密模块和通信模块的实现方法,通过使用加解密芯片,设计了一种基于SM2加密算法的通信机制,提出了一种具有安全通信功能的远程终端单元RTU的设计方案,解决了RTU在监控系统中的数据安全和可靠传输问题。
关键词:
SCADA
安全
规约
加密
解密

测控技术与仪器仪表

一种无线充电、无线通信的植入式癫痫信号检测器

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.173065

作者:钱尼信,朱云帆,时 欢,钟彬彬,吴金利,汪 捷,李效龙

作者单位:江苏科技大学 电子与信息学院,江苏 镇江212003

摘要: 提出了一种无线癫痫信号检测器,主要由记录电极、癫痫信号提取和放大模块(包括斩波放大器和滤波器)、射频能量收集器(RFEH)、蓝牙模块和癫痫信号检测算法等组成,用于构建闭环神经刺激器。设计了一种由多级“零漂移”同相放大器组成的斩波放大器、用于分离局部场电位(LFP)和棘波(Spikes)的低通滤波器(200 Hz)和带通滤波器(300 Hz~5 000 Hz),以及由单通路Villard倍压整流电路构成的RFEH(为系统供电)。采用海岸线参数法来检测癫痫信号的发作。测试结果表明,斩波放大器的输入漂移电压为1 μV,LFP和Spikes的增益分别为40 dB和100 dB。当发射功率为25 dBm@2.45 GHz、测试距离为2 cm,在无负载和负载为1 kΩ时,RFEH的输出电压分别为5.6 V和2.6 V,带载时能量转换效率为2%。海岸线参数算法的准确率为91.1%。
关键词:
斩波放大器
癫痫检测算法
癫痫脑电信号
射频能量收集器
局部场电位

MCKD与改进的LSSVM在滚动轴承故障诊断中的应用

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180547

作者:刘 波,易 辉,薄翠梅,庄城城

作者单位:南京工业大学 电气工程与控制科学学院,江苏 南京211816

摘要: 针对滚动轴承运行过程中故障难以识别的问题,提出一种最大相关峭度解卷积与改进的最小二乘支持向量机的故障诊断方法。该方法首先利用最大相关峭度解卷积提取不同运行状态下轴承特征信息,然后利用最小二乘支持向量机对提取的特征信息进行监督学习,同时利用改进的布谷鸟搜索算法优化最小二乘支持向量机的核参数和惩罚因子在寻优过程中陷入局部最优、收敛精度差的问题,提升故障诊断的识别率。实测不同运行状态的轴承数据验证方法的有效性,实验结果表明,改进后的算法可有效准确识别滚动轴承各类状态,是一种可靠的轴承故障诊断方法。
关键词:
故障诊断
滚动轴承
最大相关解卷积
最小二乘支持向量机
布谷鸟搜索算法

商用车混合动力总成试验台搭建

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180295

作者:邢进进,邵 华,刘运潇

作者单位:上海捷能汽车技术有限公司,上海201804

摘要: 详细描述了商用车混合动力试验台的构成、基本原理及软件架构,并对如何进行测功机、电子负载的选择及数据采集和通信等的设计和实施过程进行了较为详细的阐述。该混合动力试验台架在商用车动力总成开发过程中,可满足动力总成的标定,进行道路负载的模拟以及方案的验证和耐久试验等。该台架可用于不同类型的商用车动力总成试验,其思路及方案可以为商用车动力总成试验台架搭建提供参考,加快商用车动力总成开发进度。
关键词:
混合动力
商用车
台架

带足距辅助的双惯导行人导航硬件系统设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.175175

作者:周路旸1,2,3,胡一恭2,武元新2,3

作者单位:1.中南大学 航空航天学院,湖南 长沙410083;2.上海交通大学 电子信息与电气工程学院,上海200240; 3.上海市北斗导航与位置服务重点实验室,上海200240

摘要: 针对高精度行人室内自主导航与定位的应用需求,设计了集成Arduino和Xsens Awinda惯性测量套件的可穿戴式人体运动测量设备原型。该系统穿戴方便,可靠性高,实现了双足IMU信息与足间距离的同步测量,支持数据的无线传输、远程保存与分析。足间距离通过改造的双SRF10超声波测距模块进行连续采集,并结合双足惯性测量数据使用零速检测算法得到步行步态规律,有助于提高行人惯性导航定位精度。
关键词:
惯性测量单元
室内定位
可穿戴设备
超声波测距
足距

基于试片断电法的天然气管道防腐检测系统设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180229

作者:朱 珺

作者单位:湖北广播电视大学 电信工程学院,湖北 武汉430074

摘要: 试片断电法是埋地钢制天然气管道防腐检测中的一种重要检测方法。设计并实现了天然气管道防腐检测系统,介绍了系统的整体设计方案,详细阐述了主控制器采集通电电位和断电电位数据的硬件实现方法,给出了固件程序设计步骤,最后与国外知名公司的同类仪器一起进行了现场对比测试实验。实验表明,研制的天然气管道防腐检测系统与国外仪器功能一致,能准确测量天然气管道的阴极保护电位,具有错误率低、易操作等优异的性能和良好的市场推广前景。
关键词:
天然气管道
防腐检测
试片断电法
阴极极化电位

基于GPS和北斗的高可靠性信标机系统设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.175065

作者:于皓博,单彦虎,任勇峰,焦新泉

作者单位:中北大学 电子测试技术国家重点实验室 仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西 太原030051

摘要: 针对飞行器记录器的回收问题,设计了一种小型化的新型信标机。该信标机由GPS模块、主控单元、北斗模块和电源模块组成。工作时通过GPS进行快速定位,定位信息经主控单元精简后通过北斗发送至接收设备,能够迅速锁定目标物具体位置,极大提高回收效率。同时该信标机还具有定位精确、可靠性高、小巧便携和低功耗的特点。
关键词:
GPS
北斗
信标机
低功耗

通信与网络

密集蜂窝异构网络切换管理机制与算法研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.174337

作者:赵 旭,唐 伦,刘云龙,陈前斌

作者单位:重庆邮电大学 移动通信重点实验室,重庆400065

摘要: 密集异构网络通过加密部署小基站的方式提升空间复用,针对用户在小基站间频繁切换问题,提出了一种基于本地移动性的小区分簇网络架构和切换管理机制,引入5G新空口技术中的用户连接非激活态,构建离散时间马尔科夫转移模型,制定一次会话过程中平均每次切换成本消耗函数评估所提机制的性能。仿真结果表明,所提切换机制较当前切换方案减少了切换消耗,能有效降低切换中断时延。
关键词:
密集异构网络
切换
马尔科夫
中断时延

双向广播模式的车辆自组织网络数据传输算法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.174511

作者:龚建锋1,吴卫祖2,何俊林3

作者单位:1. 茂名职业技术学院 计算机工程系,广东 茂名525000; 2.广东海洋大学 信息学院,广东 湛江524088;3.成都师范学院 计算机科学学院,四川 成都611130

摘要: 针对车辆自组织网络双向广播的通信中断概率大及数据传输效率低的问题,提出一种双向广播模式切换的车辆自组织网络数据传输算法。该算法根据车辆双向广播特点建立了相遇广播模型和相离广播模型,首先对相遇广播阶段进行分析,得到传播完成时隙以及成功接收数据包的概率密度函数。接着,根据数据缓存容量计算相离广播阶段的所需广播时隙数,并根据通信深度选择下一个广播发送节点。实验仿真结果表明,相比基于复杂网络理论的车辆信息共享算法以及基于中继网络的V2V链路分配算法,该算法平均中断性能分别提升了12.1%和6.8%,平均累积传播完成时隙分别减少了28.7%和36.5%。
关键词:
车辆自组织网络
数据传输
双向广播模式
传播完成时隙

基于磁共振无线能量传输的自适应阻抗匹配

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.174327

作者:熊 炜1,2,刘小镜2,3

作者单位:1.湖北工业大学 太阳能高效利用湖北省协同创新中心,湖北 武汉430068; 2.湖北工业大学 电气与电子工程学院,湖北 武汉430068;3.中国科学院深圳先进技术研究院,广东 深圳518055

摘要: 为了解决多对1(多个发射(TX)线圈到一个接收(RX)线圈)磁共振耦合(CMR)无线能量传输系统效率低下和传输距离不远的问题,提出2对1(两个TX线圈到一个RX线圈)的CMR无线能量传输系统的自适应阻抗匹配方法。该方法的原理是当信号源内阻与负载阻抗相等时,能量将无损耗地传输到负载端,但通常情况下是不匹配的,因此要引入LC阻抗匹配网络(IMN)使源端内阻与负载端阻抗相等。由于RX线圈在空间位置的变化会引起发射端输入阻抗的变化,因此针对不同的RX线圈位置设定不同的LC阻抗匹配网络,使其能够达到自适应阻抗匹配的目的。最后进行了试验,随着RX线圈在空间位置的变化,阻抗匹配网络能够快速实现自动匹配,能量传输效率最高达到87%,为手机充电距离提高到10 cm以上。
关键词:
磁共振耦合
自适应阻抗匹配
2对1CMR系统

基于NOMA物联网通信的能效优化

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.174222

作者:陈发堂,唐 成,刘一帆

作者单位:重庆邮电大学 重庆市移动通信技术重点实验室,重庆400065

摘要: 随着大规模MIMO和物联网的普及,能源效率(Energy Efficiency,EE)优化问题将是未来5G发展面临的挑战,其中多个用户可以在相同子信道上复用的NOMA技术表现出更大的吸引力。假设完全了解信道状态信息,基站根据最大比分配原则将具有最大分配因子的机器设备分配给用户设备,在上行链路中采用了一种子信道与用户设备双边匹配算法,通过基于NOMA的功率控制和时间调度,使得系统中的EE最优。仿真结果表明,与现有的方案相比,提出的优化方案能耗降低了6%以上。
关键词:
MIMO
物联网
能效
NOMA
双边匹配算法

计算机技术与应用

基于Android平台虚拟SIM卡的设计与实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.174303

作者:张 刚,徐 鑫

作者单位:重庆邮电大学 通信与信息工程学院,重庆400065

摘要: 为了满足移动用户境外出行时的上网需求,设计实现了一种基于Android智能终端的虚拟SIM卡软件,支持用户通过终端下载漫游地SIM卡信息,并且可以通过使用下载的卡参数鉴权入网,以接近漫游地当地水平的价格为用户提供数据上网服务。首先介绍了Android Telephony架构,分析了各层的通信交互方式。针对虚拟卡可能出现的安全问题,基于ARM TrustZone技术实现虚拟卡参数的安全管理。测试结果表明,可以通过终端应用实现产品订购、订单激活,通过虚拟SIM卡可以使用上网业务,上网资费低于运营商资费。
关键词:
国际漫游
Android
智能终端
虚拟SIM卡

一种SVM-DS决策融合方法及在高铁故障中的应用

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.174111

作者:朱 菲,金炜东

作者单位:西南交通大学 电气工程学院,四川 成都610031

摘要: 针对信息融合分类中DS理论基本概率赋值函数(BPA)一直难以解决的问题,提出了一种基于SVM和DS理论的决策融合方法。利用Platt概率模型将不同核函数SVM分类器的硬输出转化为概率输出,并将混淆矩阵作为计算各分类器局部可信度的依据。根据SVM的后验概率和分类器的局部可信度来建立基本概率赋值函数,再通过DS融合做出最终决策。将该方法应用于高铁故障数据,实验结果表明,该构造BPA的方法在实际问题中有效且合理,该决策融合方法与单一分类器相比,能稳定地提高分类准确率。
关键词:
支持向量基
DS理论
决策融合
局部可信度

一种基于遗忘机制的在线深度极限学习机

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.174335

作者:刘步中1,2

作者单位:1.江苏省中小企业电子产品工程技术研发中心,江苏 淮安223003;2.淮安信息职业技术学院,江苏 淮安223003

摘要: 深度学习的发展促进了深度在线学习的发展,在线学习往往有较强的实效性。在在线极限学习机原理和深度极限学习机自动编码器原理的基础上,提出无监督的在线深度极限学习机自动编码器;并将遗忘机制引入在线深度ELM-AE,提出FOS-DELM-AE;用FOS-DELM-AE做无监督的特征学习,FOS-ELM做有监督的目标学习,使OS-ELM具备深层网络结构的同时,具备在线学习的能力。最后通过基于指标RMSE和R-square的实验验证了该算法FOS-ELM的有效性。
关键词:
神经网络
特征学习
极限学习机
遗忘机制
深度自动编码器

基于BD前向散射雷达的空中目标探测范围研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.173957

作者:魏 婷1,黄海生1,李 鑫1,曹新亮2

作者单位:1.西安邮电大学 电子工程学院,陕西 西安710121;2.延安大学 物理学与电子信息学院,陕西 延安716000

摘要: 对基于BD前向散射雷达(Forward Scattering Radar,FSR)的空中目标的探测区域进行分析和估计,研究了不同BD卫星的探测范围及其随时间变换时探测范围的变化以及不同空中目标对其探测区域的影响。实验中实际采集了BD卫星的数据,使用MATLAB软件进行探测区域的分析。分析结果表明,基于BD前向散射雷达的空中目标的探测范围是一个由基线而定的近似倒圆锥形,且随着目标的雷达横截面积的增大而增大。
关键词:
BD
FSR
空中目标
检测区域
Matlab

板球系统的反演自适应动态滑模控制

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.174086

作者:郝 伟,张宏立

作者单位:新疆大学 电气工程学院,新疆 乌鲁木齐830047

摘要: 针对板球系统对期望轨迹的跟踪问题,提出了一种反演自适应动态滑模控制方法。考虑实际情况下外界干扰及不确定量的未知性,结合自适应控制对未知量边界进行估计。为了有效削弱对数学模型的依赖性,同时规避反演法中的微分大爆炸现象,引入动态面策略。考虑是否存在外界不确定干扰划分出两种实验环境,分别运用本文方法和动态滑模的方法进行了仿真实验。仿真结果表明,所设计控制器对系统参数摄动和外界干扰不敏感,该方法能较好地实现小球的轨迹跟踪,具有良好的动态跟踪性能,体现出较强的鲁棒性和自适应特性。
关键词:
板球系统
滑模变结构
轨迹跟踪
稳定性分析
自适应

电源技术与应用

输出电容串联型高增益直流变换器

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.173337

作者:梁国壮,田涵雷

作者单位:河北科技大学 电气工程学院,河北 石家庄050018

摘要: 针对现有直流变换器增益受寄生参数影响大、输出电容耐压高的缺点,提出一种输出电容串联型高增益直流变换器,所有的电容和输入电源串联起来给负载供电,减小了电容的电压等级;可通过多个单元的扩展,实现更高的增益;介绍了变换器的工作原理和相关参数的计算方法,并在此基础上进行仿真和20 V DC输入的实验样机,结果验证了提出的直流变换器的可行性。
关键词:
新能源发电
输出电容串联
高增益
直流变换器

感应耦合系统中信号全双工传输研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.173706

作者:韩 齐,刘松阳,张立娟,赵全明

作者单位:河北工业大学 电子信息工程学院,天津300401

摘要: 为解决在一些非接触电能传输过程中,信号只能单向传输或半双工传输,不能实现信号控制和反馈实时交互的问题,针对感应耦合电能传输(ICPT)系统中的信号全双工传输问题,提出一种通过选通开关改变输入电压幅值进行信号正向传输,调节副边补偿电容进行信号反向传输的方法。分析了输入电压幅值变化对副边电流以及副边补偿电容改变对原边电流的影响,并采用Simulink、Simplorer和Maxwell联合仿真得到输入电压与副边补偿电容同时变化时原副边电流包络信息,仿真结果验证了信号全双工传输的可行性。
关键词:
感应耦合电能传输系统
全双工
电流包络
联合仿真

Kalman-FOPID算法在数控恒流源中的控制研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.175170

作者:曹珍贯,余俊峰,李智威

作者单位:安徽理工大学 电气与信息工程学院,安徽 淮南232001

摘要: 光学测量领域中,光源对恒流源的要求较高,现有的恒流源系统存在着系统噪声与测量噪声,影响了电流的输出精度。将Kalman滤波算法与FOPID控制策略相结合,构建Kalman-FOPID控制器,在以BUCK电路为核心的流控型恒流源系统数学模型的基础上,利用MATLAB产生随机噪声,进行电流控制研究。仿真及实物验证表明,Kalman-FOPID控制器可以有效滤除恒流源系统的噪声干扰,提高输出电流的控制精度。
关键词:
恒流源
Kalman-FOPID
电流控制

一种用于地下位移测量传感器串的无线电能传输装置设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.173108

作者:吴 轶,李 青,施 阁

作者单位:中国计量大学 机电工程学院,浙江 杭州310018

摘要: 针对地下位移测量传感器串的供电特点和要求,利用磁耦合谐振式无线电能传输技术,设计了一种无线电能传输装置,包含一个总控电源和多个无线电能传送节点。每个节点包括线圈回路、微控制单元、接收端电路、发送端电路、开关切换电路、无线通信模块。微控制单元根据通信模块接收到的指令,控制开关切换线圈与后端电路的连接。这使得每个节点都有3种工作状态,分别为接收状态、发送状态和中继状态。实验中,绕制不同的线圈,用网络分析仪测量其传输特性。接着将其与节点电路相连,验证无线电能传输装置性能,结果表明装置工作稳定可靠,满足传感器串的供电要求。
关键词:
无线电能传输
电能存储
多节点

基于LCLC谐振变换器的单级LED驱动电源设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.173672

作者:戴文桐,牟宪民,刘华生,焦海坤

作者单位:大连理工大学 电气工程学院,辽宁 大连116024

摘要: 为减少中、大功率LED驱动电源中开关器件的数量以及开关损耗,提出一种基于LCLC谐振变换器的单级AC-DC电路拓扑。该拓扑通过对功率因数矫正部分以及谐振变换器进行整合,减少了电路中MOSFET的数量,使用LCLC谐振变换器,同时实现零电压开通以及零电流关断,降低电路成本并减少了开关损耗。对该结构进行详细分析,并使用LTspice IV软件对其进行仿真,最后通过实物实验证实设计的正确性。
关键词:
LED驱动电源
LCLC谐振变换器
零电压开通
零电流关断

低应力高效非对称半桥变换器设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.173399

作者:姚月琴1,鲁正楷2

作者单位:1.盐城工业职业技术学院 机电工程学院,江苏 盐城224005;2.西北工业大学 自动化学院,陕西 西安710129

摘要: 非对称半桥变换器存在宽功率输出时效率不理想、电压电流应力大、整流二极管的电压振铃问题。针对这些问题,提出了一种低应力高效非对称半桥变换器,变压器次级引入带有正向电感Lf的倍压器结构来控制输出电流,有效地解决了整流二极管的电压振铃问题;Lf与倍压器中的电容构成精准谐振,实现开关管的零电压导通和整流二极管的零电流关断,最终实现高效宽功率输出;与其他非对称半桥相比,所提变换器的开关管和整流二极管具有低电压和电流应力。实验表明,所提变换器输出功率在10~100 W之间时,效率ηe在90%~96%之间;整流二极管电压无振铃;所提变换器的开关管S1、S2电压和电流应力较低,D1、D2电流应力也较低,但由于所提变换器变压器的次级不对称设计(n1<n2),D2电压应力略高。
关键词:
非对称半桥变换器
高效率
电压振铃
应力