2018年第08期-《电子技术应用》杂志

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2018年第08期

刊出日期：2018-08-06

邮发代号： ISSN 0258-7998

CN11-2305/TN

邮发代号：2-889

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综述与评论

Go语言在国产CPU平台上应用前景的探索与思考

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.181486

作者：陈希，胡彬

作者单位：国家工业信息安全发展研究中心，北京100040

摘要：代表信息新时代的Go语言诞生了，它所具有的高并发性非常适合服务器编程，而其天生的跨平台优势，降低了分布式异构计算平台的开发难度，最终让程序变得简洁、干净、高效。对Go语言在国产平台上的移植进行探索，实测Go语言在龙芯和飞腾两个国产平台的多核调用功能，分析研判结果，得出结论，为未来Go语言在国产平台的发展提供参考。

关键词：
多核编程

国产平台

并发

多核调用

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微电子技术

Multi-Tap FlexHtree在高性能CPU设计中的应用

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.189014

作者：彭书涛1，黄薇1，边少鲜1，杜广山2

作者单位：1.天津飞腾信息技术有限公司，天津102209；2.上海楷登电子科技有限公司，上海201204

摘要：对于高性能CPU设计，特别是在16 nm以及更高级的工艺节点上，signoff的corner很多，增加公共时钟路径长度、改善各RC端角下时钟延迟的一致性、降低设计的局部时钟偏斜已经成为数字后端设计师的共识。Cadence innovus工具新增的multi-tap FlexHtree结构时钟树方案不仅提供了H-tree对称的时钟缓冲器单元结构和相等的线长特点，而且其对几何对称性降低了要求，确保了时序单元摆放完毕后就可以进行时钟树综合。建立了一个自动化的FlexHtree实现流程来降低不同corner下的时钟偏斜。详细讨论了FlexHtree tap点的数量以及子树时钟综合引擎对时钟偏斜和设计时序的影响，进而找到了一个较好的FlexHtree实现方案。最后从时序、功耗和单元数量等方面对FlexHtree、CCOPT和鱼骨型Fishbone结构时钟树进行了较为全面的比较，从而得出该设计更适合采用灵活的FlexHtree结构。

关键词：
FlexHtree

时钟偏斜

时钟树

CCOPT

Innovus

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VIPVS加速7 nm工艺模拟版图设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.189017

作者：李璇，李媛，祁景凤，冯磊，翟鲁坤，钱颖琪，张雯焘，邵婉新

作者单位：格芯（上海）有限公司，上海201204

摘要：在格芯基于7 nm技术研发高速Serdes IP过程中，版图设计的复杂度日益增加。其中复杂DRC(Design Rule Check)验证和复杂MPT(Multi Patterning)方法为整个设计流程带来新的挑战。因此，一个能够应对这些挑战的版图设计流程非常重要，尤其是对EDA工具新功能的应用，例如： Cadence Virtuoso Interactive Physical Verification System(VIPVS)工具。VIPVS能够实现实时sign-off 规格的DRC 验证，缩短版图验证迭代过程，为多重图案上色提供高效的方法。介绍格芯高速Serdes 版图团队如何使用VIPVS(主要讨论高效DRC验证和多重图案上色功能)进行基于格芯7 nm Finfet工艺的高速Serdes芯片版图设计。

关键词：
实时设计规则检查

对多重图案上色

自对准双重图案自对准四重图案

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基于VSDP-XcitePI的片上耦合干扰的快速验证方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.189016

作者：陈钊1，程亮1，林志强1，庄哲民2, 刘欢艳2

作者单位：1.深圳市海思半导体有限公司，广东深圳518129；2.上海楷登电子科技有限公司，上海201204

摘要：介绍了一种基于VSDP-XcitePI提取片上电源模型并仿真分析片上耦合干扰的快速验证流程，使用XcitePI基于芯片版图对Die上金属层寄生快速准确地提取生成芯片级／宏模块级的RLCK模型/S参数模型，对一款高性能混合信号前端芯片进行数字-模拟间干扰分析，将Die上电源网络及指定关键信号的金属层寄生模型带入全链路联合仿真，较好地复现了测试现象。所分析芯片面积为1.44 mm2，分析精度达到支撑10 μV级的变化量，分析带宽超过5 GHz。此外，介绍了VSDP平台对S参数模型的后处理方法，确保全链路仿真的收敛性和高效率。

关键词：
VSDP

Virtuoso

XcitePI

耦合干扰

全链路

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三维电磁仿真在25 Gbps串行收发通道设计中的应用方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.189019

作者：刘明阳，李勇量

作者单位：安那络器件（中国）有限公司，北京100192

摘要：高速串行收发信道设计问题在5G通信以及数据中心的设计中越来越受到重视。通过25 Gbps串行多通道收发器PCB设计工程实例，从而分析工程实现过程中遇到的过孔设计、阻抗匹配以及通道串扰等信号完整性问题，采用Cadence Sigrity全波三维电磁仿真的方法和链路仿真方法，有针对性地在工程实现的不同阶段为问题的解决提供不同的策略方法，提升了设计与仿真优化的效率，缩短了从设计到量产的时间。

关键词：
电磁仿真

高速

过孔

信号完整性

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短沟道MOSFET的毫米波噪声建模

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.1７4966

作者：彭小梅，赵爱峰，王军

作者单位：西南科技大学信息工程学院，四川绵阳621010

摘要：基于40 nm MOSFET的器件物理结构，建立了统一的MOSFET毫米波噪声模型，以此来表征漏极电流噪声、感应栅极电流噪声以及两者之间的互相关噪声的特性。通过将栅极过载效应引入高频噪声模型，使得统一模型具有良好的平滑性、准确性和连续性。最后，将所建模型的仿真结果与传统的高频噪声模型进行对比，并且对比所建模型与传统模型的四噪声参数以及实测的数据来验证模型的有效性和精准性。

关键词：
MOSFET

相关噪声

毫米波

四噪声参数

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基于GaAs IPD的K波段芯片滤波器

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.174832

作者：陆宇

作者单位：中国电子科技集团公司第十研究所，四川成都610036

摘要：基于砷化镓集成无源器件（Integrated Passive Device，IPD）工艺，研制出了一款性能优良的K波段发夹型带通滤波器芯片，测试结果表明：在19.5～21.3 GHz频带内，该芯片滤波器的插入损耗＜2.6 dB,最小插入损耗为20 GHz处2.2 dB, 带内输入输出回波损耗＜-25 dB，群时延波动＜50 ps, 测试结果与仿真设计十分吻合。该滤波器尺寸仅为2.96 mm×1.8 mm×0.1 mm，相比传统工艺的微波滤波器，体积大大缩小，符合当前通信、雷达等微波系统中器件小型化的发展趋势，具有广阔的应用前景。

关键词：
砷化镓

集成无源器件

滤波器

K波段

单片微波集成电路

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基于热噪声的自适应匹配真随机数发生器设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.174762

作者：李桢1，汪鹏君1，程旭2，李刚1

作者单位：1.宁波大学电路与系统研究所，浙江宁波315211；2.复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室，上海201203

摘要：通过对热噪声模型和灵敏放大器匹配机理的研究，提出一种可自适应匹配的真随机数发生器（True Random Number Generator，TRNG）设计方案。该方案首先在灵敏放大器中嵌入可配置NMOS阵列，通过调整阵列的等效宽长比实现灵敏放大器工作电流的平衡；然后在输出端增设负载隔离单元实现互补输出负载的匹配，提高序列随机性；最后通过动态补偿算法实现TRNG自适应校准，提高其适用范围。电路采用TSMC 65 nm CMOS工艺实现，实验结果表明TRNG在0.8 V~1.4 V电压和-40 ℃~120 ℃的环境下能正常工作，最大输出速率可达1 GHz，平均能效为0.165 pJ/bit。输出的随机序列通过了NIST-SP 800-22测试。

关键词：
真随机数发生器

灵敏放大器

热噪声

自适应匹配

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基于3 GS/s 12 bit ADCs的高速串行接口控制层电路的设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.180772

作者：蒋林，衡茜，张春茗，邓军勇，王喜娟

作者单位：西安邮电大学电子工程学院，陕西西安710121

摘要：高性能数据转换器是第五代移动通信基站系统的核心器件，其采样速率不低于3 GS/s、分辨率高于12 bit，因此高速串行接口取代传统接口电路成为必然趋势。基于JESD204B协议设计了一种应用于3 GS/s 12 bit ADCs的高速串行接口控制层电路。在保证高速传输的前提下，折中考虑功耗和资源，该电路在传输层采用预分频技术完成组帧；在数据链路层采用极性信息简化编码技术实现8 B/10 B编码。在Vivado 16.1环境下，采用Xilinx公司的ZC706 FPGA中PHY IP和JESD204B Receiver IP完成控制层接口电路的验证。实验结果表明数据传输正确，且串化后的传输速度达到7.5 Gb/s，相较于同类型的接口设计，其传输速度提高了50%。

关键词：
第五代移动通信

高速串行接口

模数转换器

JESD204B协议

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电力场效应管随机电报信号噪声的检测与分析

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.174770

作者：樊欣欣，杨连营，陈秀国，徐斌

作者单位：国网铜陵供电公司，安徽铜陵244000

摘要：电力场效应管(Power Metal Oxide Semiconductor FET，P-MOSFET)是构成电力通信电源的核心器件，其可靠性直接影响到电力通信的安全稳定运行。随机电报信号(Random Telegraph Signal，RTS)噪声是表征其可靠性的敏感参数，为了能够检测与分析P-MOSFET内部的RTS噪声，提出一种改进型的经验模态分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)自适应选择算法检测RTS噪声，运用时间和波形相关系数优化高阶累计量分析RTS噪声。仿真结果表明，新算法的滤波效果优于传统的算法，优化后高阶累计量不仅提高了RTS噪声处理能力，而且验证了其在零频处具有1/f的特性。

关键词：
电力场效应管

RTS噪声

高阶累积量

交叉相关系数

EMD算法

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基于高层次综合工具的BIST控制器设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.174735

作者：蔡红艳1，杜涛1，孟祥刚2，李国峰3，梁科3，陈新伟4，5

作者单位：1.天津市光电传感器与传感网络技术重点实验室，天津300350； 2.天津市光电子薄膜器件与技术重点实验室，天津300350；3.南开大学 IC设计与系统集成实验室，天津300350； 4.工业机器人应用福建省高校工程研究中心，福建福州350108；5.福州市机器人技术应用联合实验室，福建福州350108

摘要：存储器内建自测试（MBIST）技术在存储器测试中具有广泛应用，针对传统寄存器传输级描述语言设计BIST控制器的过程相对繁琐、专用EDA工具定义算法的灵活性差和电路结构固定等问题，提出采用高层次综合工具设计BIST控制器的方法。以SRAM为对象，采用C语言描述MARCH算法，并采取端口分配、流水线优化和数组分割等优化方案完善设计。最后借助FPGA平台验证评估了高层次综合工具输出的RTL级代码电路的功能可靠性和规模可控性。相对于传统的两种方法，摆脱了算法实现和电路结构设计的局限性，缩短了算法实现周期。

关键词：
BIST控制器

高层次综合

MARCH算法

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Stratus HLS工具在高性能双精度浮点乘法设计中的应用流程

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.189018

作者：苑佳红

作者单位：天津飞腾信息技术有限公司，湖南长沙410000

摘要：双精度浮点乘法部件是高性能CPU的核心运算部件之一。描述了使用Cadence Stratus HLS工具设计和实现双精度浮点乘法部件，探索新设计方法学在关键路径延时调整、数据路径优化以及低功耗优化等问题的解决方法，并探讨如何将新的设计流程结合到原有项目开发中等问题。最终，高阶综合设计的RTL，在28 nm工艺下综合实现频率为2.5 GHz、面积为28 211 μm2，基本满足高性能微处理器的开发要求，增强了在项目中更加广泛地使用新设计方法学的信心。

关键词：
高阶综合

HLS

双精度浮点乘法

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基于多场景FSDB向量解析提高电源完整性分析覆盖率

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.189015

作者：徐慧敏，朱薇薇，施建安

作者单位：英伟达半导体科技（上海）有限公司，上海201210

摘要：超高晶体管密度和不断增加的工作频率导致更严重的电源完整性问题，基于FSDB的门级向量进行仿真可实现更精确的分析结果。FSDB持续时间太长，在整个仿真周期内分析全芯片电源完整性是不切实际的，需解析其中实际案例覆盖率最高的时间段。本文所述方法基于电源完整性相关特征，通过多场景FSDB向量解析，提高IR-Drop和PowerEM违例覆盖率，实现更全面的电源完整性分析方案。

关键词：
电源完整性

fsdb

向量解析

IR-Drop

PowerEM

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嵌入式技术

基于SOPC的多导联ECG实时监测系统

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.180064

作者：张梦新，廖远，刘文涵，黄启俊

作者单位：武汉大学物理科学与技术学院，湖北武汉430072

摘要：针对家用心电监护系统的需求，设计了一种基于SOPC的多导联ECG实时监测系统。系统以ADS1298为心电信号采集前端，通过ZigBee将多个导联的心电数据发送到后端处理。系统后端采用内嵌了ARM Cortex A9双核处理器的FPGA，并在ARM上搭建了Linux开发环境。在FPGA中通过并行处理、流水线设计和自定义IP核实现对心电数据的接收、格式转换、FIR滤波、LMS自适应陷波和数据缓存；在ARM上实现了QRS检测算法、心率变异性分析和心梗检测算法，并通过SD卡和LCD屏实现心电数据的长时间存储及心电波形与诊断结果的实时显示。

关键词：
SoPC

多导联

实时

监测

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基于光学法的油液磨粒在线监测系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.180358

作者：胡泽民，施洪生，亢凯，阎渊海

作者单位：北京交通大学国家能源主动配电网技术研发中心，北京100044

摘要：针对现有机械磨损监测方法的不足，提出一种基于光学法的油液磨粒在线监测系统的设计方案，实现了对复杂环境下齿轮箱或液压设备内部磨损的检测，提高了磨损颗粒的检测范围，降低了在线磨损监测成本；提出了一种图像采集处理器的设计方案，实现了对高清面阵相机图像的采集、处理和传输。以Freescale的I.MX6Q为核心设计了图像采集处理器的硬件电路。在嵌入式Linux环境上，基于OpenCV设计了图像采集处理器的软件，实现对面阵相机采集的图像的处理。实验表明，该图像采集处理器可实现在线磨粒图像采集、处理及无线传输功能，可用于恶劣工作环境下的油液检测、故障预测和诊断。

关键词：
油液磨粒

在线监测

图像处理

嵌入式

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MOA电位分布及温度分布无线采集系统的设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.175108

作者：李佳奇1，刘碧琦2，李斌1，耿莉娜1，马一菱1，王帅1

作者单位：1.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁沈阳110006； 2.国网辽宁省电力有限公司信息通信分公司，辽宁沈阳110006

摘要：避雷器(MOA)的保护性能对变压器及其他电气设备的绝缘水平的确定有着直接的影响，其中MOA的电位分布及温度分布情况决定了整只MOA的运行寿命。在进行合理均压措施的情况下，会有效减缓MOA老化，降低热崩溃的可能性。对MOA的电位分布情况进行测试是为MOA进行均压调整的必要手段。采用高性能便携式微处理器和无线同步采集技术，设计了基于无线采集技术的MOA电位分布及温度分布系统。对MOA电位分布及温度分布情况以无线同步方式进行测试是对传统基于有线光纤方式检测手段进行测试的升级，简化了现场繁琐的光纤布线，提高了测试数据的准确度。根据MOA测试到的电压分布及温度分布情况，为后续采取MOA均压提供了有效数据，有利于电网的安全可靠运行。

关键词：
MOA

分布电位

分布温度

AVR处理器

无线测试

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一种实时在线的公路路面破损及位置检测装置

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.180347

作者：张精榕1，2，3，顾彬彬1，2，3，缪诚钰1，2，3，李剑乔4

作者单位：1.南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心，江苏南京210044； 2.南京信息工程大学江苏省气象传感网技术工程中心，江苏南京210044； 3.南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室，江苏南京210044； 4.南京邮电大学电子科技与工程学院，江苏南京210003

摘要：提出一种实时在线的公路路面破损及位置检测装置，该装置采用图像处理识别技术判定采集的路面图像是否存在破损，应用北斗导航系统进行破损定位，并通过移动通信系统实现破损图片和位置信息的实时传输，整个装置采用FPGA加以实现。在路面破损识别中，改进了Sobel算法，进一步提高了检测的准确性和抗干扰能力。以裂缝识别为例，将裂缝分为横向、纵向、块状和龟裂四类，该装置在车速70 km/h下，识别准确性可达到88.75%。此外，整个系统管理后台显示破损图片、破损类型、位置和地图标注等信息。

关键词：
公路路面

破损检测

图像处理

Sobel算子

北斗定位

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测控技术与仪器仪表

MFSK雷达系统设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.180777

作者：宋永坤1，蒋留兵2，车俐2

作者单位：1.桂林电子科技大学信息与通信学院，广西桂林 541004； 2.桂林电子科技大学计算机与信息安全学院，广西桂林541004

摘要：根据车载雷达的研究现状和存在的问题，研究了一种基于MFSK（多频移键控）的车载雷达系统实现方案。详细分析了系统的目标测量原理，并介绍了系统的硬件结构和FPGA算法实现流程，其中算法结合了全相位FFT和改进的CA-CFAR（单元平均恒虚警）算法，保证了系统的测量精度。实验结果表明，该系统有较高的测量精度，可以实现目标的无模糊测量，并且系统运行稳定。

关键词：
MFSK

车载雷达

FPGA

全相位FFT

查看(31280)

基于智能终端的睡眠监测系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.180384

作者：赵德春1，方程2，刘蒙蒙1，李舒粤1

作者单位：1.重庆邮电大学生物信息学院，重庆400065；2.重庆邮电大学自动化学院，重庆400065

摘要：为了方便地监测睡眠情况，合理评价睡眠质量，设计了基于智能终端的睡眠监测系统。该系统主要包括信号采集模块和智能终端。信号采集模块与智能终端之间采用蓝牙通信，实现对脑电信号的采集、接收、分析及存储。智能终端采用小波变换对脑电信号去噪，提取样本熵作为特征参数，利用随机森林算法对睡眠进行自动分期，并评估睡眠质量。5名志愿者参与实验，结果表明，信号采集模块能够采集高质量的脑电信号，分析软件可以快速、准确地进行睡眠质量评估。该系统体积小，功耗低，可以对睡眠质量进行定量反映和客观评估。

关键词：
睡眠脑电信号

智能终端

随机森林算法

睡眠质量评估

查看(28106)

基于高速ADC的TOF-SIMS数据采集系统

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.180006

作者：杨佳祥1，龙涛2，邱春玲1，包泽民2，王培智2，刘敦一2

作者单位：1.吉林大学仪器科学与电气工程学院，吉林长春130021； 2.中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心，北京102206

摘要：设计了一种适用于飞行时间二次离子质谱仪(TOF-SIMS)的数据采集系统。系统使用高速模数转换(ADC)芯片对模拟信号进行采样，以FPGA作为时序控制器，采用DDR3 SDRAM进行数据缓存，通过PCI-Express(PCIE)总线与上位机进行高速数据传输，并对ADC动态性能和PCI-Express总线的读写速度进行测试。结果表明，系统采集频率为400 MHz的正弦信号时，ADC的信噪比为56.333 dB，总谐波失真为-63.509 dB，有效位数为8.995 bit；PCI-Express总线写速度为1 135 MB/s，读速度为1 002 MB/s。测试结果满足TOF-SIMS仪器需求。

关键词：
飞行时间二次离子质谱仪

高速数据采集

高速模数转换

PCI-Express总线

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基于FPGA的LVDS高可靠性传输优化设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.180457

作者：李北国1，杨圣龙2，李辉景2

作者单位：1.北京航天长征飞行器研究所，北京100076； 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LVDS高速链路传输过程中出现的误码及传输距离较短问题，分别从硬件和逻辑编码方面提出各自优化方案。硬件方面在LVDS发送端增加高速驱动器，接收端增加自适应线缆均衡器，可补偿信号在长距离传输过程中出现的衰减，还原双绞线中的畸变信号。在逻辑编码方面，对传统的10B8B编码方式进行改进，设计出一种具有自纠错能力的10B6B编码方式，不仅改善了双绞线中直流平衡状况，而且减小了LVDS传输过程中的误码率。优化后的LVDS接口与正常编码的LVDS接口相比，具有更远的传输距离，更小的误码率。该设计方法简单可靠，性能稳定，测试结果表明，可在48 m差分双绞线长度下以400 Mb/s速率实现零误码可靠传输。

关键词：
LVDS

10B6B编码

时钟同步

误码率

驱动器

查看(15264)

基于VANET的多信道MAC协议实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.181040

作者：沙岩，王丹，张红伟，马金凤

作者单位：徐州医科大学医学信息学院，江苏徐州221004

摘要：车用无线自组织网络的设计目标是提供开放的公共道路交通安全服务和提高车辆驾驶的舒适性与高效性，它使用多个信道来分别传输安全告警信息和非安全告警信息。详细分析了车用自组织网络相关协议，并提出了改进的多信道MAC协同方案。基于网络仿真软件NS2，设计了车用自组织无线网络的仿真模型，在原NS2中添加多信道支持模型和应用层模块，并对多信道和单信道及改进后的MAC协议进行仿真。结果显示，多信道对比单信道在相同的带宽下可以获得更高的吞吐量。对比原有标准，改进后的MAC协议能够获得更低的延时和报文碰撞率。

关键词：
车用无线自组织网络

IEEE1609.4

多信道协同机制

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通信与网络

OAM介质谐振器阵列天线的研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.174948

作者：常伟1，孙学宏2，3，刘丽萍1，3，薛嘉南1

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：轨道角动量(OAM）技术为无线通信系统提供了新的调制维度，成为解决频谱资源短缺问题的有效方法。提出了一种新颖的OAM阵列天线，利用介质谐振器阵列天线产生OAM波束。仿真结果表明，此OAM阵列天线半径的大小直接影响OAM波束的效果，同时合适的馈电位置以及馈电方式在一定程度上可以改善中央空域问题和提高OAM波束远距离传输质量。此OAM阵列天线体积小、介质材料选取广泛，能够解决环形OAM微带阵列天线高频段辐射阵元损耗高、低频段几何尺寸大的难题，对OAM阵列天线在未来无线通信领域的实际应用提供了新的参考价值。

关键词：
轨道角动量

介质谐振器天线

频谱资源

环形阵列天线

查看(8960)

基于NB-IoT系统的eDRX的分析与研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.175183

作者：李贵勇，舒强，李文彬

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：非连续性接收(DRX)机制的采用是移动终端降低功耗的重要手段，在NB-IoT系统中，业务的低速率、低频次，要求终端具有极低的功率消耗，所以它对非连续接收机制做了相应的修改，并引进了增强型非连续性接收(eDRX)以应对其业务特点。通过各种定时器操作，详细分析了eDRX机制的基本原理，并搭建了eDRX模型，通过实验仿真得出它在功率节省和时延的表现情况。

关键词：
eDRX

NB-IOT

能耗

MAC

查看(9374)

基于AD9910的信号源实时显示系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.175047

作者：张步高，马希直

作者单位：南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016

摘要：鉴于目前在控制、电信与电子仪器领域对各种频率信号源的需求，采用性价比较高的STM32F103RCT6芯片，通过按键控制高性能的DDS芯片AD9910产生各种频率的信号，并通过LCD12864实时显示。详细阐述了该系统的硬件与软件设计，并对其中的关键部分、注意事项和采用工具等进行具体说明。最后对设计出来的信号源实时显示系统进行验证，结果表明该系统工作稳定，可以满足工程需求。

关键词：
信号源

STM32F103RCT6

DDS

AD9910

查看(19452)

用于秩亏MIMO系统的球形译码器研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.175067

作者：苏艳，羊梅君

作者单位：华南理工大学广州学院电子信息工程学院，广东广州510800

摘要：球形译码（SD）拥有可变复杂度，传统的固定复杂度球形译码器（FSD）并不适用于秩亏（NT>NR）多输入多输出（MIMO）系统。为了克服这些难题，在新的预处理算法的基础上，提出用于秩亏MIMO系统的稳健固定复杂度球形译码器（RFSD-s）。在处理没有或有噪声信息时，建议分别使用迫零技术的RFSD（RFSD-ZF）和使用了最小均方误差技术的FSD（FSD-MMSE）。为了减少RFSD-ZF的计算复杂度，引进一个简化版的RFSD-ZF（SRFSD-ZF），在性能上与前者别无二致。仿真结果表明，该SRFSD-ZF除了比传统的FSD性能更好外，其对于MIMO天线的配置具有鲁棒性。

关键词：
多输入多输出系统

球形译码

迫零

最小均方误差

误码率

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协作资源分配的无人驾驶车载网链路调度算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.174995

作者：盛雪丰1，姚宇峰2

作者单位：1.苏州信息职业技术学院计算机科学与技术系，江苏苏州215000；2.苏州大学计算机学院，江苏苏州215000

摘要：为了提高无人驾驶车辆自组织网络实时数据传输速率，提升无人驾驶车联网络的吞吐量，提出了一种协作资源分配的无人驾驶车载网链路调度算法。该算法首先构建了基于2-H的协作通信系统，采用价值函数来描述链路速率与所分配资源单元之间的关系，进一步提出无人驾驶车联网络的最大吞吐量方程。接着，为了对通信资源进行合理分配，基于多选择性背包问题，对链路速率进行了调度，并采用穷举搜索法求解无人驾驶车辆节点数量的最佳值。实验仿真结果表明，该算法相比基于分散感知和聚类的车辆网络以及基于信道传输模型优化的车辆网络，在链路速率上分别提升了8.7%和7.4%，网络总吞吐量分别提升了10.6%和12.8%，能够更好地满足无人驾驶车辆网络的数据传输速率要求。

关键词：
无人驾驶车联网络

车载网络

协作通信系统

链路调度

价值函数

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基于队列稳定性的联合资源优化算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.174574

作者：胡晓东，高鹏，唐伦，陈前斌

作者单位：重庆邮电大学移动通信技术重点实验室，重庆400065

摘要：为了解决无线虚拟化网络中的多种资源动态分配问题，保证系统队列稳定性的前提下提高网络资源利用率，提出一种基于队列稳定性的联合资源优化算法。首先，该算法考虑了每个虚拟运营商的缓存资源限制，对不同的虚拟运营商采取不同的定价机制，将多种虚拟资源分配作为一个联合优化问题，以最大化虚拟运营商收益为目标建立效用函数。然后，运用Lyapunov随机优化方法，根据当前系统用户的数据积压量设计了一种分布式调度算法，对虚拟网络收益的最优性与系统队列的稳定性进行权衡控制。最后，利用Lagrange理论对模型进行迭代求解。仿真结果表明，所提优化方案能够保证系统稳定的前提下提高虚拟网络总收益。

关键词：
无线虚拟化网络

联合优化

Lyapunov

队列稳定性

网络效用

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计算机技术与应用

基于FAHP和攻击树的信息系统安全风险评估

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.181004

作者：任秋洁1，潘刚2，白永强2，米士超2

作者单位：1.洛阳理工学院，河南洛阳471000；2.洛阳电子装备试验中心，河南洛阳471003

摘要：为进一步提高信息系统安全风险评估结果的准确性和可用性，降低主观因素的影响，以模糊层次分析法和攻击树模型为基础，对信息系统的安全风险进行评估。首先，采用攻击树模型描述系统可能遭受的攻击；其次，假定各叶节点具有不同的安全属性，采用模糊层次分析法求解各安全属性的权值，为降低专家评分的主观因素影响，假定各属性得分为区间变量，建立基于区间变量的属性概率发生模型。最后，采用实例进行分析验证，结果表明该方法不仅进一步降低了风险评估时主观因素的影响，且思路清晰，方法简单，具有较强的通用性和工程应用价值。

关键词：
攻击树

安全风险

模糊层次分析法

信息系统

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合并单元测试仪量值溯源方法研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.175074

作者：吴达雷1，孙延松1，林军1，黄开来1，戚斌1，金祖樑2，陆佳莹2

作者单位：1.海南电网有限责任公司电能计量中心，海南海口570100；2.宁波三维电测设备有限公司，浙江宁波315010

摘要：电子式互感器及合并单元是智能变电站的核心部件，其性能及精度等各项指标对继保、测控、数字电能计量等有决定性的影响，而各地供电单位对电子式互感器及合并单元的选型、验收、定期检测等环节所采取的措施或手段尚未达到完善、全面、准确的程度。提出了一种合并单元测试仪量值溯源装置，具有表源一体化可分离结构特点，既可以对电子式互感器校验仪及合并单元测试仪进行量值溯源，也可以直接校准电子式互感器及合并单元的误差。

关键词：
智能变电站

合并单元

量值溯源

电子式互感器

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适用于北斗GNSS-R接收机的反射信号捕获算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.174212

作者：杨锐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：针对北斗反射信号捕获难度大问题，提出一种适用于北斗GNSS-R接收机中反射信号的捕获算法。该算法利用直射信号中的导航数据剥离掉反射信号中的导航数据，并通过周期累加运算和FFT相关，改进了传统的反射信号捕获算法。算法可以降低长时间相干积分的运算量，提高算法捕获速率。对新算法进行了MATLAB仿真，并与传统的捕获算法(相干非相干算法、差分相干算法)做了比较，仿真结果表明，该算法在捕获性能上明显优于传统的相干非相干与差分相干捕获算法。

关键词：
反射信号

导航数据

相干积分

FFT

积分增益

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骨关节角度数字化测量与功能评估系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.174285

作者：方艳红，杨雪梅，张红英，王学渊

作者单位：西南科技大学信息工程学院，四川绵阳621010

摘要：为了实现对骨关节空间角度的数字化测量与功能客观评价，建立了骨关节角度数字化测量与功能评估系统。对该系统所采用的骨关节空间角度测量、功能评估算法进行研究。首先，根据Kinect数据采集原理及空间向量计算方法介绍了骨关节空间角度测量算法，即在Kinect深度数据流基础上将骨关节点空间位置信息转换为对应的三维空间坐标，根据空间向量夹角公式计算骨关节空间角度。然后，在分析比较分类评价方法的性能基础上，说明了采用K-means聚类方法进行骨关节功能评估的算法。实验结果表明，系统可以为用户提供骨关节的数字化测量与功能评估结果，评估指标purity、RI与F-meaures等能稳定在0.8及其以上，基本满足骨关节功能评价的非接触、客观高效、适应能力强、准确度高、操作简便和成本低等要求。

关键词：
Kinect数据采集

骨关节角度测量

功能评估

K-means聚类算法

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基于局部限定搜索区域的特征匹配算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.174463

作者：张振宁，李征，郑俊伟

作者单位：四川大学计算机学院，四川成都610065

摘要：提出一种局部限定搜索区域的特征匹配算法，将空间约束与局部描述符结合起来。该算法在ASIFT算法基础之上，针对在特征匹配阶段直接去除一对多、多对一的特征点的缺陷做出了改进。由于这些被去掉的特征点中有很多是可以得到正确匹配的，导致获得到的匹配点对少了很多，通过在已经匹配的点对的周围限定区域内寻找出新的未曾匹配的点对，最终达到提升正确匹配数量的目标。经实验验证，所提出的局部限定搜索区域的特征匹配算法相比于ASIFT算法能大量增加特征匹配点的数量。

关键词：
局部限定

ASIFT

特征匹配

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电源技术与应用

耦合机构沿轨道相对运动时系统的平稳性研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.173798

作者：杨杰，陈希有，李冠林，吴茂鹏

作者单位：大连理工大学电气工程学院，辽宁大连116024

摘要：设计了发射线圈平面缠绕和发射线圈竖直缠绕这两种不同的耦合结构，通过分析选择了一种传输功率大的耦合机构，并研究了这种耦合机构在接收线圈沿轨道运动时非接触电能传输的平稳性状况。借用ANSYS有限元仿真工具，得到这两种耦合结构耦合线圈的自感及互感，再仿真这种耦合机构沿轨道相对运动时传输功率的变化情况。实验中制作了这两种耦合机构，最后选用了一种传输能力强的耦合机构，使其沿轨道水平运动，结果表明系统能够保持良好的平稳性。

关键词：
非接触电能传输

耦合结构

相对运动

ANSYS有限元仿真

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一种改进型三相PWM整流器及控制策略的研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.173562

作者：杨晓光1，2，高灵虎1，2，徐林亮1，2，刘伟民1，2，金双双1，2

作者单位：1.河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室，天津300130； 2.河北工业大学河北省电磁场与电器可靠性重点实验室，天津300130

摘要：提出了一种改进型的三相PWM整流器拓扑，该整流器采用了预测电流型的空间电压矢量脉宽调制技术，实现了可控软启动，提高了功率因数，并拓宽了电压调节范围。设计了新型过流保护电路，响应速度快，并且支持高压电源系统反复启动。进行了仿真与实验验证。测试结果表明：改进型PWM整流器能够实现可控软启动，稳态误差小于2%；负载突变时，稳态恢复时间小于0.5 s；功率因数大于95%。

关键词：
高压电源

三相PWM整流器

预测电流控制

空间电压矢量脉宽调制

功率因数校正

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一种新型串联电感并联调谐DE-1类功率放大器

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.173769

作者：花再军，黄凤辰，陈钊，李建霓

作者单位：河海大学计算机与信息学院，江苏南京211100

摘要：提出了一种新型串联电感并联调谐DE-1类功率放大器，利用零电流转换(ZCS)和零电流斜率转换(ZCSS)条件对电路进行理论分析。推导出了理想条件下该功率放大器的各元件参数的计算表达式。计算分析了该放大器的性能。DE-1类功率放大器理论上具有100%的效率，既具有D类功率放大器的优点，又具有E-1类放大器的优点。设计了实验电路对理论分析进行验证。采用3 V电源，在110 kHz频率下，该功率放大器的效率达到了97.8%，且实验波形与理论分析一致。

关键词：
DE-1类

串联电感并联调谐

功率放大器

效率

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交错并联CCM Boost PFC变换器研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.173841

作者：刘欣睿1，林竞力1，郭筱瑛2，张煜枫1，万敏3，曹太强1

作者单位：1.西华大学电气与电子信息学院，四川成都610039； 2.攀枝花学院电气信息工程学院，四川攀枝花617000；3.西华大学理学院，四川成都610039

摘要：针对功率因数校正变换器电感电流连续导电模式(Continue Conduction Mode, CCM)时，两相交错并联Boost PFC变换器各支路不均流造成某一支路中开关管电流应力加大的问题，采用占空比补偿电流控制策略。该控制策略在平均电流控制的基础上，在并联支路内部加入补偿环，根据每相电流与1/2给定输入电流的偏差程度对占空比进行补偿，实现了并联两支路的均流，最终达到减小开关管电流应力的目的。最后，建立了仿真电路，通过仿真分析可知，未采用该控制策略时，两支路电流分别为5 A与2.2 A，其中5 A支路MOS管的电流峰值为9.2 A；在采用占空比补偿电流控制策略后，两支路电流均为3.6 A，两个MOS管的电流峰值均为6.8 A，均流效果明显，开关管的电流应力减小，验证了占空比补偿电流控制交错并联CCM Boost PFC变换器的可行性。