2024年第08期-《电子技术应用》杂志

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2024年第08期

刊出日期：2024-08-06

邮发代号： ISSN 0258-7998

CN11-2305/TN

邮发代号：2-889

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人工智能

基于多特征融合和知识蒸馏的亚热带常见乔木识别方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.244969

作者：丁鋆1，2，3，徐爱俊1，2，3，吴小芬4，周素茵1，2，3

作者单位：1.浙江农林大学数学与计算机科学学院；2.浙江农林大学浙江省林业智能监测与信息技术研究重点实验室；3.浙江农林大学林业感知技术与智能装备国家林业与草原局重点实验室；4.杭州市临安区农村水务资产经营有限公司

摘要：乔木在维持生态平衡、保护生物多样性以及调节气候和改善空气质量等方面发挥着至关重要的作用。针对复杂背景下乔木识别准确率较低的问题，提出了一种基于树木多特征融合和知识蒸馏的亚热带常见乔木识别模型MFFMN-KD-TA。该模型采用3个并行的MobileNetV3_Small主干网络分别提取树叶、树干和树木整体特征；并通过知识蒸馏和嵌入Triplet Attention模块的方法优化训练。试验结果表明，MFFMN-KD-TA模型在自建树木测试集上的准确率、精确率和F1分数分别为0.960 9、0.962 1和0.960 8，较MFFMN模型分别提升了3.05%、2.83%和3.07%。与三分支融合模型3-ShuffleNetV2和3-MobileNetV2相比，提出的多特征融合模型MFFMN-KD-TA参数量较小且能够较准确地识别乔木种类，为亚热带和其他地区的树种识别提供了新思路和新方法。

关键词：
树种识别

亚热带地区

MobileNetV3

多特征融合

知识蒸馏

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基于云计算的蛋白质折叠空间结构预测

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.244973

作者：徐胜超，杨波，王宏杰，毛明扬，蒋金陵，蒋大锐

作者单位：广州华商学院数据科学学院

摘要：构建基于云计算的蛋白质折叠空间结构预测框架，通过数据云存储设备获取蛋白质序列原始数据，采用HDFS（Hadoop Distributed File System）分布式存储方式保存于云端。资源和队列管理器RQM（Resource Queue Management）开启云端虚拟机后，以之作为扫描节点（Sensor Node， SN），SN基于二维AB非格点模型建立最小蛋白质分子能量优化函数，采用局部搜索机制改进的量子遗传算法对其作优化求解。利用云端GPU设备处理模型训练数据，即可实现蛋白质折叠空间结构的自动化预测。实验结果表明：蛋白质序列能量势函数计算结果更小、执行效率更高、GDT-TS（Geothermal Development and Testing Tool Suite）评价指标值更大。

关键词：
云计算

蛋白质折叠

空间结构预测

HDFS分布式存储

局部搜索机制

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微电子技术

Conformal ECO寄存器新增的扫描链自动化接入方案

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.240805

作者：曾子豪

作者单位：恒玄科技（上海）有限公司

摘要：随着芯片规模的增加，ECO的需求和大小也随之增加，其中当新增寄存器数量达到百位量级时，人工接入扫描链难度也将急剧上升。基于Cadence的Conformal和Innovus等工具，在综合考量逻辑正确性和中后端物理实现可行性的基础上，采用归一思路下的“S”型连线和room值下的再分组等方法，实现了上述问题的自动化和高效化解决，在逻辑上确保了时钟域一致性等问题，物理上同时兼顾了布局布线优化和最大扫描链长度。并且其自动化的高效性，在项目实践中能够快速完成上百数量寄存器的扫描链接入。

关键词：
ConformalECO

扫描链

新增寄存器

自动化

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基于Cerebrus的Genus+Innovus流程的功耗面积优化

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.240802

作者：汪锋刚1，晋亚紧1，周国华1，2，刘宇峥3

作者单位：1.深圳市中兴微电子技术有限公司后端设计部； 2.移动网络和移动多媒体技术国家重点实验室；3.上海楷登电子科技有限公司

摘要：对于性能功耗面积（PPA）的追求已成为IC芯片设计的共识，尤其是发展到先进工艺节点，PPA已成为IC设计综合性能的重要指标，尤其是对于大型SoC芯片中clone很多次的模块，对于PPA的追求变得更加极致。介绍了基于Cadence公司的Genus工具和Cerebrus 工具，通过综合阶段与后端PR各个阶段的优化，共同提升PPA的优化方案。最终结果显示，在时序及DRC基本收敛的情况下，使用Cerebrus工具相比Innovus可以使功耗降低3.5%，面积降低3.1%，使用Genus+Innovus流程可以使功耗降低6.4%，面积降低8.5%，极大地降低了芯片的面积及功耗。

关键词：
芯片设计

Genus工具

Cerebrus工具

PPA优化

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Virtuoso iQuantus Insight及Quantus Insight流程在FINFET先进工艺项目中加速后仿迭代的应用

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.240804

作者：李祉怡1，2，孙航1，2，丁学伟1，2，张慧丽3，曾义3

作者单位：1.深圳市中兴微电子技术有限公司； 2.移动网络和移动多媒体技术国家重点实验室； 3.上海楷登电子科技有限公司

摘要：随着工艺演进，尺寸进一步缩小带来了更多寄生通路和更大的寄生电阻，后仿结果和前仿相去甚远。如何快速缩小前后仿之间的差距成为重要课题。传统设计中只能通过Quantus Extracted View相对直观地对寄生进行分析，无法更详细地进行分析，这成为设计者们面临的艰巨挑战。同时，后仿发现问题，只能通过“修改电路-版图迭代-再次后仿”反复优化，迭代周期长，如何降低时间成本成为各公司关注的重点。Virtuoso iQuantus Insight （ViQI）/Quantus Insight （QI）可基于寄生网表文件进行寄生分析及结果可视化。工程师可借此对寄生进行准确的分析及假设，无需版图迭代，即可进行设计优化。讨论了如何通过ViQI/QI工具在FINFET先进工艺项目中实现快速的后仿迭代，大幅提高工作效率。

关键词：
VirtuosoiQuantusInsight

后仿网表分析

寄生假设

快速迭代

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使用Cadence AI技术加速验证效率提升

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.240803

作者：徐加山1，姚舒雨1，徐志磊2

作者单位：1.深圳市中兴微电子技术有限公司；2.上海楷登电子科技有限公司

摘要：随着硬件设计规模和复杂程度的不断增加，验证收敛的挑战难度不断增大，单纯依靠增加 CPU 核数量并行测试的方法治标不治本。如何在投片前做到验证关键指标收敛，是验证工程师面对的难题。为解决这一难题，提出了采用人工智能驱动的验证EDA工具和生成式大模型两种提效方案，其中EDA工具有Cadence利用人工智能驱动的Verisium apps和采用机器学习技术Xcelium ML，前者用来提升验证故障定位效率，包括Verisium AutoTriage、Verisium SemanticDiff、Verisium WaveMiner等，后者可用来提升验证覆盖率收敛效率。生成式大模型可辅助智能debug和自动生成验证用例，主要介绍各实现方案，并给出了项目实验提升结果。

关键词：
ic验证

人工智能

Verisiumapps

效率提升

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基于AI加速的可复用FPV平台库

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.240801

作者：商思航，江瑷珲，彭云霞，徐加山

作者单位：深圳市中兴微电子技术有限公司

摘要：形式验证FPV可将DUT抽象为状态空间进行遍历，针对动态仿真难以随机到的边界场景、异常场景和复杂组合场景可提高收敛速度，增强验证质量。但高质量Property开发对验证人员能力有较高的要求。面对该挑战，基于Cadence公司Jaspergold ABVIP提出了一种可复用FPV平台库解决方案，可在不同模块之间重用，降低FPV验证平台搭建时间，提升Property质量，同时借助其AI工具Proof Master生成加速Proven效率的database。FPV平台库+AI Database已在中兴微电子某车规项目落地并复用，发现动态仿真遗漏的4个故障。Proof Master可应用于项目全周期内，回归效率平均提升80.17%，FPV平台库+AI database可提升FPV 初次Proven效率44.96%。与此同时对生成式大模型提升Property编写效率做了一定探讨。

关键词：
形式验证

生成式大模型

AI

JasperGold

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Optimality在多个场景的时域仿真中高效性的深度研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.240806

作者：黄刚，吴均

作者单位：深圳市一博科技股份有限公司

摘要：随着产品的速率及复杂性越来越高，针对仿真而言，除了要求仿真本身具有非常高的精度外，还对仿真的效率提出了很高的要求。具体到不同的信号模块，如DDR系统或者高速串行信号上，基于速率越来越高，越来越希望仿真给能出“最优解”的配置，例如DDR5颗粒的ODT的最优配置，高速信号芯片的加重均衡的最优配置等参数。那么如何在成百上千种组合的参数中选择相对最优的参数呢？传统的软件只能通过大量的扫描来进行筛选，在仿真时间和工程师的精力两方面都有比较大的耗费。使用Optimality软件，通过分享一些具体的仿真案例，展现软件的智能性，帮助使用者更快速挑选出最优的参数，使DDR及高速串行的仿真工作变得更加轻松，充分体现出Optimality软件的高效性。

关键词：
Optimality

DDR5

DDR4

ODT

SystemSI

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测控技术与仪器仪表

双模态稳态诱发脑电刺激系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245106

作者：陈妮1，罗晓春2

作者单位：1.广西医科大学生命科学研究院；2.广西贵港市人民医院设备科

摘要：稳态诱发脑电具有频率标签特性，在大脑的感知和认知研究中具有广泛应用。利用双模态刺激可以探索两类感知功能之间的相互影响。为此，设计一个集成视觉和听觉模态的周期性感觉刺激系统。系统以STM32F103RC为核心，控制AD9959输出两路正弦信号，输出信号经过七阶低通滤波电路和十倍放大电路处理，再控制LED灯和蜂鸣器产生视觉和听觉刺激。系统输出的正弦信号参数的平均误差分别为0.03%（频率）、1.10%（幅度）、0%（相位）。进一步，开展脑电采集实验。实验结果表明系统输出的视觉和听觉刺激能产生稳态诱发脑电。该系统在视听感知功能研究方面具有应用价值。

关键词：
双模态

感觉刺激

STM32F103RC

AD9959

稳态诱发电位

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面向台区智能终端的高强度商用密码安全管理方法研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.244959

作者：江海朋，李延，袁艳芳，张磊，李琨，张彦杰

作者单位：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

摘要：低压配电台区智能融合终端安全业务的处理集中在安全芯片中，包括密钥的存储与使用、与云侧端侧的身份认证、数据的加解密等。针对智能融合终端安全业务集中转发方案硬件成本过高、密钥管理复杂的问题，通过协议结构化设计和状态机轮询，提出了数据中断方式缓存与业务排队分发处理的方法，实现在一颗安全模块上多种安全业务的融合，融合方案充分利用了安全模块的空闲时间片，统一了不同业务的密钥管理，并通过功能和压力测试验证该方法的可行性和可靠性。达到了降本增效的目的，证明了配电台区智能融合终端安全业务融合技术上可行，经济上节约，业务上必要。

关键词：
融合终端

结构化设计

中断缓存

排队分发

多业务融合

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通信与网络

无线供电MEC中基于S-PSO的任务卸载策略研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245161

作者：王传启，车国霖

作者单位：昆明理工大学信息工程与自动化学院

摘要：随着5G技术和物联网的快速发展，大量的物联网设备接入到无线通信网络中，由于物联网设备计算和能量资源有限，将移动边缘计算（MEC）和无线供电技术（WPT）集成，可以给移动设备（MD）提供能量和计算任务处理服务。首先构建了多用户设备多服务器的任务卸载模型，然后在粒子群优化算法的基础上，加入Levy飞行策略和改进的权重更新方法，提出了S-PSO算法来优化系统的时延与能耗，最后仿真结果表明，S-PSO算法与其他基准方案相比较，有效降低了系统的时延与能耗，提高了计算网络的性能。

关键词：
物联网

移动边缘计算

任务卸载

S-PSO

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一种数字集群系统中GMSK信号的相偏跟踪算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245420

作者：秦晴1，才智2，乐志炜1

作者单位：1.武警浙江总队；2.南京航空航天大学

摘要：针对国内某集群系统采用准相干解调时遇到的频率同步问题，进行研究讨论并提出解决方案。由于准相干解调对系统收发的频率同步精度要求非常高，采用常规的频偏估计补偿思路难以满足要求，从而使得准相干解调的性能优势无法体现。针对此问题，提出了一种分段相位跟踪算法：通过对频偏补偿后残留频偏引起的大相位误差进行分段相位跟踪并补偿的方式，来降低残留频偏对系统解调性能的影响，所得解调性能与理想频率同步下的性能基本一致。所提算法尤其适用于频偏估计误差较大的系统。

关键词：
高斯最小频移键控

数字集群

准相干解调

频偏估计

相位跟踪

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信能同传网络中基于能量的中继选择方法研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245030

作者：闫静1，叶婷1，彭乐钦2，闫瑞瑞3

作者单位：1.西安航空职业技术学院通航学院；2.西安航天动力研究所； 3.国网山西省电力公司吕梁供电公司

摘要：针对中继节点能量受限的无线信能同传中继网络，中继节点可以从源节点的射频信号补充能量，并采用中继选择的方法，来延长中继网络的生命时间。首先，构建了中继网络性能约束条件下的能量受限中继节点处最小额外能量的优化目标，并将优化目标分为三个子问题进行求解，提出了通过动态调整功率分离因子来最优化中继节点处所需最小额外能量的方法；其次，通过仿真验证了所求出最优功率分离因子的有效性；然后，基于中继节点需要消耗的电池能量以及电池剩余能量，提出了两种能量意识的中继选择方法，分别是最小损失能量策略和最小损失能量比率策略；最后，通过仿真表明，最小损失能量比率策略优于最小损失能量策略，延长了网络生存周期，并提升了系统性能。

关键词：
信能同传

中继网络

射频信号

中继选择

生命时间

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计算机技术与应用

指控中心任务软件集中管控系统研究与关键技术

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.244854

作者：杜兵1，刘金灿2，李林峰1，胡坤伦1，孟令刚1

作者单位：1.华北计算机系统工程研究所；2.中国人民大学

摘要：随着武器航天试验任务的增多，指控中心对任务软件快速部署、多任务并行的需求愈发迫切。设计了基于B/S架构的指控中心任务软件集中管控系统，实现了任务软件配置与监控的一体化管理；通过基于DBus与Kafka结合的数据传输机制，打通了任务软件与系统前后端数据高效交互链路；最后，重点分析了任务软件自动化部署技术、多任务并行技术、高速数据分级处理技术以及任务数据高效存储技术。

关键词：
自动化部署

前后端分离

多任务并行

高速率数据处理与存储

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基于一种集控站监控信息预测和优化模型研究与分析

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.244872

作者：齐炳新，李智玲，高健，王佳桢，刘杰

作者单位：内蒙古电力（集团）有限责任公司包头供电分公司

摘要：集控站作为电网运行的重要部分，连接着调度系统和变电站，其监控信息准确性和效能性的发挥尤为关键。为了更进一步提升集控站监控信息的审核效率，采用“专家库+改进蚁群算法”的方式，实现集控站监控信息表内容的预测和优化。通过构建集控站监控信息预测和优化模型，一方面面向信息行业属性，采用MapReduce分析机制，构建专家库，实现监控信息预测功能；另一方面依托蚁群算法建模，构建改进型信息全局优化模型。通过实验分析，该模型不仅提升了冗繁的监控信息分析预测能力，而且增强了电网集控场景下的监控信息优化效能。

关键词：
监控信息

MapReduce

专家库

蚁群优化算法

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射频与微波

一种V频段毫米波射频收发前端设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245047

作者：徐玺年

作者单位：中国西南电子技术研究所

摘要：针对毫米波射频收发前端工作频率越来越高的应用需求，设计了一种工作在V频段的毫米波射频收发前端，用于V频段射频信号的接收及发射功能。该射频收发前端电路复杂，内部包含接收电路、发射电路、频率源电路、电源处理电路及控制电路，具有多功能、高镜像抑制度、低噪声系数、高发射功率的优点。为了实现良好的电性能，该收发前端设计并使用了V频段微带滤波器、V频段微带功分器，V频段四分之一波长短路线等微带电路。收发前端采用了V频段MMIC混合多功能集成技术，可应用于导引头雷达及通信场景，具有广阔的应用前景。

关键词：
毫米波射频收发前端

V频段

高镜像抑制

微带滤波器

微带功分器

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加载SIW腔的毫米波高相位一致性天线阵研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245028

作者：王娟1，杨雪霞1，顾怡敏2，姚羽2

作者单位：1.上海大学通信与信息工程学院；2.华为技术有限公司

摘要：波达方向估计中，其测向精度依赖于阵列中阵元间的相位一致性，因此设计了一款高相位一致性的毫米波四元直线阵。天线印刷在单层介质板上，采用同轴探针对顶层贴片进行差分馈电。首先采用耦合馈电方式，减小同轴馈电端口之间的耦合，从而减小每个阵元在远场的相位波动；其次，利用基片集成波导技术减小阵元间的相互影响，以提高阵列的相位一致性。仿真结果显示，阵列的 |Sdd11|<-10 dB 带宽为 22.9~25.1 GHz，每个阵元在工作频带内的最大增益与隔离度分别大于 6.5 dBi和 16.2 dB，阵列在23 GHz、24 GHz处的 E 面、H 面和 ±45° 面上的相位一致性均保持在 ±10° 内。对天线进行了加工和测试，实验与仿真结果较为吻合。

关键词：
相位一致性

差分天线

SIW腔

毫米波天线

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电路与系统

基于动态补偿下垂法的并联逆变器控制研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.244880

作者：薛家祥1，张姣姣1，金礼2

作者单位：1.华南理工大学机械与汽车工程学院；2.贵州民族大学物理与机电工程学院

摘要：提出了一种基于动态补偿下垂法的新型逆变器并联策略，解决了传统并联逆变器下垂控制策略中频率跌落，无功功率不均分，有功、无功计算结果不准确等问题。该策略包括在功率环中采用CSOGI-QSG模块滤除直流干扰；在传统有功控制环中引入自适应频率反馈策略补偿频率跌落；在无功控制环中引入虚拟电感改善无功功率的分配，并采用自适应电压补偿策略改善母线电压跌落。通过搭建MATLAB仿真和实验平台验证，证明了该控制策略可以显著改善并联逆变器中的功率均分效果。

关键词：
并联逆变器

下垂控制

动态补偿

虚拟阻抗

CSOGI-QSG

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一种高效的神经肌肉电刺激系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.244939

作者：刘东鸣1，王妙1，乔峰2，窦唯波1，郭春花1

作者单位：1.陕西省医疗器械质量检验院；2.四川省医疗器械检测中心

摘要：设计了一种高效的神经肌肉电刺激（Neuromuscular Electrical Stimulation，NMES）系统。NMES的工作原理是利用神经细胞的电兴奋性，通过脉冲电流刺激支配肌肉的神经，从而使肌肉收缩。系统由干电池供电，降压和升压电路采用高效的方案从而来降低功耗，以STM32F4单片机为主控芯片，产生用于控制刺激强度的DAC信号，以及复用开关的控制信号，经过由复用开关、恒流源、H桥组成的复用恒流源电路，产生分时的电流刺激，从而有效降低系统功耗和设备体积。

关键词：
神经肌肉电刺激NMES

恒流源

低功耗

双相对称方波

复用开关

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一种Ku频段高密度集成的陶瓷SiP封装R组件的设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245164

作者：罗里

作者单位：中国西南电子技术研究所

摘要：针对机载卫星通信天线尺寸小、重量轻、可靠性强的需求，结合多层陶瓷转接板布线灵活、重量轻的特点，BGA封装I/O口多、体积小的优势，提出了一种基于HTCC工艺SiP-BGA封装架构的2×4通道Ku频段双极化R组件的设计方法。利用电磁仿真软件对组件中高密度射频垂直过渡互联结构进行了仿真设计，同时设计了一款小型化薄膜功分器，以实现4通道接收信号的合成；此外，为确保组件的射频性能及工程可实现性，对整个组件的通道隔离度、散热性进行了仿真计算；最后研制出小型化、高集成度的2×4通道Ku频段R组件，其体积为13 mm×12.5 mm×2.5 mm，重量小于4 g。组件电性能测试结果与仿真设计结果吻合良好，测试结果表明，该组件在10~12.8 GHz频段内合成增益大于23 dB，输入P-1dB不小于-5 dBm。

关键词：
有源相控阵

Ku频段

SIP

R组件

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一种用于激光陀螺的组件电源设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245143

作者：郑东，赵杰，罗浩，袁柱六

作者单位：中国电子科技集团公司第四十三研究所

摘要：针对激光陀螺的电源需求，提出了一种多输出组件电源的设计方案。首先，根据电源指标要求，概述了总体技术方案。随后进行了详细的电路设计，重点对4 500 V升压电路进行了参数计算。最后给出了结构设计方案。经过样机验证后，设计的组件电源具有尺寸紧凑、结构轻便和高可靠性等特点，可为激光陀螺应用提供小型化和轻量化解决方案。