《电子技术应用》杂志2021年第01期-AET-电子技术应用

2021年第01期

刊出日期：2021-01-06

邮发代号：2-889

上一期

技术专栏-射频与微波

接收机下变频器级联噪声系数研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.201068

作者：张广显

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：依据噪声系数定义，推导出了包含混频器接收机的级联噪声系数公式，根据公式很容易计算和分析器件噪声、增益及镜频抑制度对整机噪声系数的影响。镜频抑制滤波器位置要在低噪声放大器后尽量靠近混频器，滤波器前的增益以及滤波器镜频抑制度要足够大，至少大于20 dB。通过合理的结构设计以及镜频抑制后，二次、三次下变频接收机噪声系数分别比镜频噪声完全不抑制时降低接近6 dB、9 dB。

关键词：
接收机

级联

噪声系数

混频器

镜像抑制

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DC-40 GHz通用化BGA封装的射频微系统测试技术研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200903

作者：张晓庆，刘德喜，祝大龙，史磊，刘亚威

作者单位：北京遥测技术研究所，北京100094

摘要：射频微系统是未来电子器件小型化的发展趋势，球珊阵列(BGA)封装是其常用实现形式之一。由于BGA封装无法连接矢网进行测量，因此对射频BGA封装的测试技术进行研究，设计了一款可应用于DC-40 GHz射频BGA封装的测试夹具，并为其设计了校准件，解决了射频BGA封装的测试问题。仿真结果显示，在DC-40 GHz频段内，工作状态的测试夹具回波损耗优于18 dB，设计的开路校准件的回波损耗小于0.88 dB，直通和延迟线校准件的插入损耗都小于1.1 dB，符合校准的设计要求。该产品具有良好的电接触性，且具有免焊接、可重复使用、易加工、取放料方便的特点，对于标准尺寸的BGA封装具有通用性。

关键词：
球栅阵列BGA封装

射频测试

TRL校准

校准件

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一种小型化大动态范围的接收机信道设计与测试

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200870

作者：卿晨

作者单位：中国西南电子技术研究所，四川成都610036

摘要：当两个较强信号同时被接收机接收时，为了降低其产生的三阶交调分量对接收机造成的干扰，提高接收机的无杂散动态范围，提出了一种高线性度接收机信道设计方案。通过对信道链路合理的增益分配、恰当的元器件选型，实现了输出三阶截断点(3rd-order Output Intercept Point，OIP3)为45 dBm的接收机指标。采用MCM(Multichip Module)技术实现了接收机小型化的硬件设计，并用改进的测试方法进行了测试，验证了此接收机良好的动态范围特性。

关键词：
三阶交调

无杂散动态范围

MCM

接收机

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一种手持终端的470 MHz频段IoT天线设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200891

作者：孙南1，2，闻志国1，2，姜帆1，2，李延1，2，王玉净1，2，邹建1，2，宋亚1，2

作者单位：1.北京智芯微电子科技有限公司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； 2.北京智芯微电子科技有限公司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：许多手持终端设备都需要一种轻便、紧凑的接收和发射天线，FPC天线以重量轻、厚度薄等特点收到广大设计师的青睐。为获得适合尺寸、带宽和增益的天线，提出一种以FPC软材质为集成平台，采用传输线与天线为一体化设计，在保持天线大小不变的情况下，通过增加耦合枝的方式增强辐射单元能量耦合，从而有效改善带宽和提升增益。传输线与天线一体化设计可以有效利用天线空间，改善端口特性。通过仿真与实际测试，天线带宽满足在470 MHz~510 MHz工作频段，S11＜-10 dB。在490 MHz处S11＜-12 dB，有效增益0 dBi。

关键词：
耦合枝

带宽

一体化

回波损耗

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综述与评论

FinFET器件结构发展综述

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200512

作者：熊倩1，马奎1，2，杨发顺1，2

作者单位：1.贵州大学大数据与信息工程学院，贵州贵阳550025； 2.半导体功率器件可靠性教育部工程研究中心，贵州贵阳550025

摘要：随着集成电路技术日新月异的发展，器件尺寸不断缩小，当场效应晶体管沟道缩短至22 nm以后，传统平面场效应晶体管不再满足发展的需求。FinFET是一种新型的三维器件，由于良好的性能目前被广泛研究应用。主要介绍了FinFET器件的基础结构以及基础工艺流程，以及在基础结构上所发展起来的一些改良后的FinFET器件结构。最后结合实际对未来FinFET器件结构的发展寄予展望。

关键词：
场效应晶体管

FinFET

器件结构

工艺

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人工智能

基于ADAS的汽车倒车防碰撞系统设计与研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200470

作者：孙德生

作者单位：深圳智者行天下科技有限公司，广东深圳518133

摘要：深入分析了当前倒车影像系统在实际使用场景上的不足，介绍了雷达存在的辐射面有限、角度盲区、物体识别方面的缺陷，以及毫米波雷达的高成本难以普及应用。提出了基于ADAS的汽车倒车防碰撞系统设计，对系统倒车功能做了深入的原理分析，针对基于倒车摄像头图像分析的ADAS算法详细介绍了其技术关键点和基于倒车场景融合特征的创新应用，算法识别效果精准有效。针对不同车辆摄像头安装位置和朝向的差异创新设计了灵活的预警和报警区域的调节功能，结合TTS语音提醒和图文显示提醒司机采取合适的操作保障行车安全，极大地改善了该倒车防碰撞系统的用户体验和实际作用，为司机的安全行车提供了有力保障。

关键词：
高级驾驶辅助系统

防碰撞系统

倒车影像系统

Adaboost

局部特征

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基于改进的Faster R-CNN的古建筑地砖缺陷检测

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200555

作者：陈利1，2，刘艳艳1，2

作者单位：1.南开大学光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室，天津300350； 2.南开大学薄膜光电子技术教育部工程研究中心，天津300350

摘要：缺陷检测对于古建筑的保护和修缮具有重要的意义，传统的地砖缺陷检测通过目视检查，存在受人力影响大、耗时长等限制。基于深度学习的良好应用前景，建立故宫地砖缺陷的数据集，提出改进型Faster R-CNN的网络。首先，构建可变形卷积，通过网络学习并提取地砖中的缺陷特征；然后，将特征图输入区域生成网络中生成候选区域框，将生成的特征图和候选区域框进行池化操作；最后，输出缺陷检测结果。在故宫地砖图片数据集的测试下，改进后的模型平均准确率均值到达92.49%，与Faster R-CNN模型相比提高了2.99%，更适用于地砖缺陷检测。

关键词：
缺陷检测

FasterR-CNN

可变形卷积

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微电子技术

基于SystemVerilog的超高频RFID标签数字基带设计与研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200868

作者：汪永峰，卜刚

作者单位：南京航空航天大学电子信息工程学院，江苏南京211106

摘要：在ISO/IEC 18000-6C标准协议的基础上，对超高频射频识别(UHF RFID)标签数字基带的设计与实现展开研究。根据协议规定的标签数字基带的设计要求和指标，采用SystemVerilog分别对标签发送和接收基带进行建模，并给出基带中关键模块的理论推导和设计实现。SystemVerilog作为Verilog基础上拓展产生的硬件描述语言和验证语言，可以大幅度提高SoC设计的效率。最后使用Modelsim SE-64 10.4对标签数字基带设计进行仿真，结果表明该数字基带符合ISO/IEC 18000-6C协议要求，该设计为单芯片UHF RFID标签提供了设计参考。

关键词：
ISOIEC18000-6C

SystemVerilog

通信链路

RFID

仿真验证

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用于甚低频无线通信的一种低噪声放大器设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200825

作者：张孟文1，2，金玉丰1

作者单位：1.北京大学深圳研究生院，广东深圳518055；2.深圳市汇顶科技股份有限公司，广东深圳518045

摘要：介绍了一种用于甚低频无线通信中的低噪声放大器的设计。提出了一个由低通跨导与自共源共栅MOSFET形成的新环路，用于稳定放大器的输出偏置电压。该环路配合恒定跨导偏置电路，可使放大器的开环增益保持在40 dB左右，不会受到工艺偏差、电源电压波动和工作温度变化的影响。该放大器中自共源共栅MOSFET作为增益单元，配合全差分电流偏置电路，输出范围可达到轨到轨。此放大器具有高达101.4 dB的带内电源抑制比。当可穿戴设备采用高阻抗电源供电时，电源纹波对输出信号几乎无影响。

关键词：
甚低频

低噪声放大器

高电源抑制比

恒定开环增益

输出轨到轨

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MOSFET寄生参数对LLC谐振变换器性能影响研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200552

作者：沈华，甄昊涵，童涛，沈培刚，陈海敏，陈圣泽

作者单位：国网上海市电力公司电力科学研究院，上海200090

摘要：针对MOSFET寄生参数对LLC谐振电路性能的影响，首先对MOSFET的寄生电容进行等效分析，基于该等效模型，分析在LLC谐振变换电路中，寄生参数的存在对电路各个阶段过程的影响；接着对由于寄生参数引起的非线性特征，基于Angelov模型进行建模，并对该模型在直流电路中的影响进行分析。最后在MATLAB下建立了LLC谐振电路模型，在仿真模型中考虑了寄生参数的影响。仿真结果表明，建立的等效模型可以较好地反映MOSFET器件的工作特点；同时，由于寄生参数的存在，LLC谐振电路的输出增益和谐振频率都会受到影响，其中尤以对谐振频率的影响较大。

关键词：
寄生参数

LLC谐振电路

Angelov模型

输出增益

谐振频率

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测控技术与仪器仪表

同频抗互扰低成本安检机双光障设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200245

作者：庞晓东

作者单位：公安部第一研究所，北京102200

摘要：光障是X光安检设备的关键部件，用量大且价格高。为了降低成本及增加性能，减少对外购成品的依赖，提出了一种光障设计方案。针对安检机的特定应用需求，采用单一时钟源和固定相位差的发射和接收方式，选用低成本元件，实现了安检机内多光障的抗互扰可靠工作；设计了自动增益功能及自检功能，通过优化的互连接口，简化了系统接线，进一步完善了整机性能。批量应用后，其价格仅为原系统的十分之一，有效降低了安检机的生产成本。

关键词：
光障

安检机

低成本

光电开关

X光检测

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智能电能表停复电主动上报方法研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200285

作者：段晓萌1，罗冉冉1，郭清营1，姬云涛1，徐韬2

作者单位：1.中国电力科学研究院有限公司，北京100192；2.国网浙江省电力有限公司，浙江杭州310007

摘要：及时获取电力用户的停电信息是电网运维抢修的关键。提出一种由电能表感知并产生停电事件、由通信模块转发的主动上报方案，解决现有电能表停电事件主动上报方案兼容性、扩展性差的缺陷。提出一种复电主动上报并且广播校时的方案，实现了停电运维抢修作业的闭环管理，解决了由于时钟电池欠压导致的电能表停电后时钟错乱的问题。介绍新一代智能电能表的设计理念，并提出停复电事件主动上报方法与校时策略在新一代智能电能表上的实现方案，为能源互联网建设中新一代智能电能表的推广应用提供了解决方案。

关键词：
电能表

停电事件

复电事件

主动上报

广播校时

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通信与网络

基于BP神经网络的智能认知频谱预测技术研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200749

作者：迟文升1，2，袁亶1，肖宗豪3

作者单位：1.空军工程大学装备管理与无人机工程学院，陕西西安710051； 2.西安电子科技大学机电工程学院，陕西西安710071；3.空军工程大学研究生学院，陕西西安710051

摘要：为了使通信用户频谱接入更为有效，增强在时域和空间域的频谱利用灵活性，首先介绍采用最速下降法进行学习的BP神经网络过程，并对BP神经网络的频谱预测算法进行数学建模。通过对一段时期内的电磁频谱状态的学习训练，调节参数使算法模型建立输入数据与输出结果之间的认知关系，进而改变BP神经网络算法自身的结构，优化权值与阈值，最终使得频谱预测数据准确性更接近于实际值，预测误差变小。

关键词：
BP神经网络

频谱状态

频谱预测

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一种智能RFID电子车牌的天线设计方案

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200388

作者：卢海朋，苏爱民，王峻峰，陈明

作者单位：上海一芯智能科技有限公司，上海201206

摘要：在目前的RFID汽车管理的应用中，其管理方案基本都是在前挡风玻璃上粘贴一个RFID标签。然而随着现在带有加热丝挡风玻璃的普及，这种安装方式已经不能覆盖所有车型，标签安装在部分汽车上之后根本读不到。基于这种现状，给出了一种新型的天线设计方案，依靠汽车车牌这一交管部门必管控的部件，研发一种不拆卸车牌即可安装的新型RFID标签，可以解决标签因汽车差异化而导致的标签读不到、读距参差不齐的问题，极大地方便交管部门管理和监督社会车辆。

关键词：
智能化

RFID

车牌标签

车辆管理

天线设计

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计算机技术与应用

工业控制系统安全防护体系研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200218

作者：赵悦琪1，2，赵德政2，林浩2，霍玉鲜2，张菡1，2，加舒娟1

作者单位：1.华北计算机系统工程研究所，北京100083；2.中电智能科技有限公司，北京102209

摘要：工业控制系统(简称工控系统)广泛应用于水力、电力、石油、交通、军工等各个行业，其安全性和稳定性关系着国家关键基础设置的正常运行。随着工控行业数字化生产、智能制造的推进，工控系统面临着严重的安全威胁。通过分析典型的攻击方式和现有防护措施的弱点，提出和设计一套纵深的工控系统安全防护体系，并从物理安全、数据安全、网络安全、主机与应用安全、控制安全五个方面分别阐述其技术重点，在可信平台的基础之上构建安全综合防护平台，形成了一套自适应的、闭环的、可进行自我防御与恢复的安全模型与机制，立体地维护了工控系统的安全，有利于工控系统的安全稳定运行。

关键词：
工控系统

安全

防护

可信平台

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电动汽车接入微网优化调度模型建立及其算例

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200179

作者：金商鹤1，张宇1，2，王育飞1，时珊珊2，王皓靖2

作者单位：1.上海电力大学电气工程学院，上海200090；2.国网上海市电力公司电力科学研究院，上海200437

摘要：为了解决风、光出力波动性和电动汽车接入电网无序充电问题，根据电动汽车用户对激励因素的敏感程度不同，建立电动汽车分类接入微网两阶段优化调度模型，并开展算例分析。研究结果表明，与无序充电相比，电动汽车两阶段调度微网在负荷峰、谷时段的?琢值都明显减小，储能单元基本能满足微网运行需求，风光利用率高达95.43%，联络线交换功率仅为24.2 kW，显著减小微网风光出力波动对大电网的影响。随着III类电动汽车占比逐渐增加，风光利用率明显上升。算例分析证明所提出的两阶段优化调度模型能有效降低微网外购电量，提高风光利用率，改善微网功率波动对大电网的影响。

关键词：
接入微网

电动汽车

调度模型

风光利用率

算例分析

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面向水质监测的无人巡检器控制系统设计与开发

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191286

作者：马来宾，马伟锋，楼姣，季曹婷

作者单位：浙江科技学院信息与电子工程学院，浙江杭州310023

摘要：针对传统水质在线监测系统成本高、低扩展性等问题，设计了一种基于4G的无人巡检器及控制系统，构建以树莓派为核心，集成视频、水质传感器、超声波传感、GPS等多种信息采集器的边缘计算网络，设计了应用通信协议，研发了控制系统软件包括无人巡检器端控制软件、云服务器端控制软件和手机端控制软件。系统运行结果表明，控制系统能完成一定水域面积下的多点水质监测数据及地理位置的实时采集、传送、存储、查询，利用远程视频实时控制无人巡检器的航行路线、水质监测点等，并支持多台无人巡检器在线作业，具有高扩展性，可平顺切换到5G网络。

关键词：
在线监测

水质监测

边缘计算

远程控制系统

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电弧炉电极调节系统GFLC算法的研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191338

作者：李强，卫敏，李刚，王星

作者单位：西安理工大学自动化与信息工程学院，陕西西安710048

摘要：电弧炉电极调节器是一种复杂的非线性模型，控制不好会消耗大量的电能和时间。为了更加准确快速地控制电极调节系统，提出了一种遗传模糊逻辑控制器(GFLC)算法，采用一种新型的编码方式来调整隶属函数及逻辑规则，从而克服了非线性系统不好控的太多问题，减少了复杂系统之间引起的误差影响。通过训练和验证，遗传模糊逻辑控制器能够实时调节控制参数，与传统PID控制方法比较，GFLC控制电极调节更加快速准确。

关键词：
电弧炉

电极调节系统

遗传算法

遗传模糊逻辑控制器

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电路与系统

基于SATA3.0的存储系统优化设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200612

作者：李晋涛1，任勇峰1，2，杨志文1，李辉景1

作者单位：1.中北大学电子测试技术国家重点实验室，山西太原030051； 2.中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原030051

摘要：针对遥测试验中，获取的高分辨率、高帧频的大容量图像数据的实时存储以及传输稳定性问题，对存储系统进行了优化设计。该系统以Kintex 7系列FPGA为控制核心，将接收到的大容量图像通过SATA3.0传输总线，存储到固态硬盘中,并且优化了链路状态机，通过实时标志监测解决了传输中断的问题。存储完成后，通过千兆以太网将固态硬盘中的数据读取到上位机进行回放和分析。在常温以及-40 ℃和+60 ℃条件下完成大量的读写测试，结果表明，优化后的存储系统可以完成高速率、长时间的稳定存储，在大容量存储方面具有很好的参考价值。

关键词：
SATA3.0

固态硬盘

OOB

大容量存储

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基于双目视觉的智能送餐机器人系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200781

作者：裴汉华，秦会斌

作者单位：杭州电子科技大学新型电子器件与应用研究所，浙江杭州310018

摘要：随着中国社会老龄化问题的日益加剧，劳动力的短缺将会严重阻碍社会经济的发展。智能机器人慢慢地融入到人类的生产生活中，逐渐开始代替人类发挥出越来越大的作用。针对传统的送餐机器人所存在的在送餐循迹过程中路径偏差较大的问题，设计并实现了一款基于双目视觉的智能送餐机器人系统。整个系统的硬件电路由图像采集模块、电源模块、电机驱动模块等组成。软件上通过立体匹配算法来设计最优路径。通过实验验证，方案是切实可行的，可靠地实现了餐厅送餐的智能化，具有很好的应用和推广价值。

关键词：
双目视觉系统

视觉导航

CCD

立体匹配算法

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面向无线快速充电应用的调压方案设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200734

作者：傅桂娥1，2，徐圣楠1，缪瑜2，张一晋1

作者单位：1.南京理工大学电子工程与光电技术学院，江苏南京210094；2.南京睿赫电子有限公司，江苏南京210094

摘要：随着科技的发展，人们的生活节奏加快，对手机等移动设备的使用频率不断提升，使得普通的无线充电方案已经无法满足使用需求。因此，效率高且干扰小的无线快速充电方案急需走进人们的生活。DC/DC调压是一种能够实现电压数字可控的调压方式，因其效率高和稳定性好等优点被广泛应用。基于DC/DC调压原理分别设计出两种应用于无线快速充电的定频调压方案，并对电路参数设置进行理论推导，最后对设计的方案进行实现。性能测试及样板充电实验验证了理论推导和方案设计的正确性和有效性，表明其具有重要应用价值。

关键词：
无线充电

快速充电

定频调压

DCDC

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光电子与激光

使用最小二乘迭代相移方法测量透明元件

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200753

作者：李泾渭，辛青，郁杰，侯昌伦

作者单位：杭州电子科技大学电子信息学院，浙江杭州310000

摘要：为了更精确地测量透明平板前后两个面的面形相位发布，提出了一种基于最小二乘迭代的相移算法。通过一次最小二乘相移算法后，可以得到相应的透明平板面形图，但是由于初始得到的相位值存在误差，因此得到的面形图精度并不会很高。因此需要通过得到的面形图推导出准确的相位值，本算法通过最小二乘发多次迭代的方法，计算出较准确的初始相移值。对该方法进行仿真实验后，可知此算法的测量精度较高且抗噪能力比较好，仿真得到面形图的PV值与RMS值误差值均小于0.006λ。在实际测量结果中，得到测量结果的PV值误差小于0.09λ，RMS误差小于0.02λ。测量到的面形与物体真实面形接近，测量精度较高。

关键词：
干涉

最小二乘迭代算法

相移算法

面形检测

多表面干涉

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雷达与导航

一种新型多雷达多目标粒子滤波检测前跟踪算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200585

作者：潘凯，陈霄

作者单位：杭州电子科技大学通信信息传输融合技术国防重点学科实验室，浙江杭州310018

摘要：针对多雷达多目标检测跟踪中，当目标间距较近时，易出现的目标点迹偏移问题，提出了一种新型多雷达多目标粒子滤波检测前跟踪算法(NM-PF-TBD)。算法采用双层粒子滤波结构，在目标跟踪层中对某一目标跟踪时，首先基于上周期其他目标点迹，重新计算传感器探测信息，其次，基于修正后的传感器探测信息计算粒子权值，然后，基于粒子群中不同权重粒子的分布情况，删除有害粒子，补充有益粒子，避免重采样后的跟踪粒子群中心偏移，从而保证目标点迹不发生偏移。仿真结果表明,与其他算法相比，本文所提算法能够在远距离观测多个较近目标时，准确关联目标点迹，提高目标精度。