2020年第07期-《电子技术应用》杂志

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2020年第07期

刊出日期：2020-07-06

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

5G平面波模拟器的研制与应用

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200499

作者：王正鹏，乔兆龙，张雨生，孙雪蕾，朱诗瑶，谢拥军，苗俊刚

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： 5G平面波模拟器是一种新型的空口测量系统，通过对系统中阵列天线各个天线单元进行合理的幅度相位激励，在近场距离合成准平面波。在准平面波环境中既可以进行传统的无源天线指标测量，又可以进行基站射频指标和系统性能指标测量。平面波模拟器系统能够有效压缩测量空间，从而大大节省测量系统成本，是空口测量取代传统传导测量的一种重要技术方案。从5G平面波模拟器的发展历程、设计方法及应用等几个方面进行了论述。

关键词：
5G

平面波模拟器

空口测试

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X频段接收组件三维SiP微系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191396

作者：付浩，刘德喜，祝大龙，齐伟伟

作者单位：北京遥测技术研究所，北京100094

摘要：针对X频段多波束相控阵组件小型化、模块化的设计需求，结合多芯片组件技术、微波毫米波高密度垂直互连技术，利用HFSS对半开放式准同轴引脚进行优化设计，同时采用上下腔三维布局方式，设计了以ML-SL-SL-CPWG和ML-SL-CPWG作为无引线引脚的小型化X频段接收组件SiP微系统模块。接收组件增益≥32.8 dB，噪声系数≤3.0 dB，整个模块体积仅为12.5 mm×15 mm×5.4 mm，较原有二维平面链路系统面积缩小了63%，体积缩小了76%，同时模块化设计在系统应用中具有极大的优势。

关键词：
接收组件

系统级封装

高温共烧陶瓷

小型化

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一种便捷的用于片上电源网的高阻射频隔离器

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200030

作者：张志文，王策兴，粟涛

作者单位：中山大学电子与信息工程学院，广东广州510006

摘要：集成电路和系统级封装中的隔离器位于电源网与有源器件之间，保证有源电路的直流偏置和射频隔离，且其拓扑形状与电源网结构适配为宜。针对传统的隔离器形状复杂、设计繁琐、难以嵌入电源网的问题，提出一种楔形隔离器。其拓扑结构形似集成电路条状电源网络，由外臂、底轨和内轨组成，根据阻带频率决定内轨的位置。当外臂张角一定时，无论内轨位置如何，都能使隔离器在阻带内表现出很高的输入阻抗。使用三维电磁场仿真对设计思想进行验证，并使用印刷电路工艺设计原型隔离器进行实测。仿真和测试结果证明了隔离器的有效性。它的结构简单，非常适合通过修改芯片电源网局部形状来实现。其设计过程便捷，即使数字工程师也能轻松操作。

关键词：
射频隔离器

高阻抗

集成电路

便捷设计

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CBB架构宽带通信雷达一体超外差接收机研究与设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191397

作者：马嵩

作者单位：中国西南电子技术研究所，四川成都610036

摘要：研究设计基于CBB(Common Building Block)架构的宽带通信雷达一体超外差接收机，旨在提供一种快速、高效的多用途接收整机设计方法。该方法设计7种共用基础模块，各自实现接收整机中的一部分技术与功能指标；对7种共用基础模块按照各自特点进行系列化研制、生产，形成各自的产品库；在通信雷达一体超外差接收机的设计中，结合技术指标要求，选用相应的共用基础模块进行组合，即可完成相应的整机设计工作。此方法的优点是：简化整机设计难度、减少重复开发、缩短研制周期、提高产品成熟度，以及便于设备的测试、维修等。

关键词：
CBB

通信雷达一体化

超外差

宽带

接收机

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技术专栏-5G室内覆盖技术

5G家庭一体化小基站时钟同步研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200504

作者：朱红绿，孙丽楠

作者单位：中国电信股份有限公司研究院，上海200122

摘要：为促进5G家庭一体化小基站部署应用，解决家庭场景下小基站的时钟同步问题，对4G家庭一体化小基站时钟同步方案进行了研究，提出了5G基于PON的时钟同步方案，并进行了现有方案对比，展示了基于PON同步方案的实验室测试结果，给出家庭小基站时钟同步部署方案建议。

关键词：
家庭小基站

PON

时钟同步

5G

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室内场景下的5G前传承载方案研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200505

作者：杜喆1，韦炜2，张德智1

作者单位：1.中国电信股份有限公司研究院，上海200122；2.中国电信股份有限公司上海分公司，上海200120

摘要： 2019年6月6日工信部向中国电信等4家运营商发放5G牌照，意味着中国已步入5G商用元年。5G可以说是新一轮颠覆性的信息技术革命，其具备高速率、大容量、低时延的特点，因此对5G前传网络提出了更高的技术要求。为此，基于5G业务和架构新特性、5G承载需求特性等综合分析，提出4种前传承载解决方案，并给出不同场景下的5G前传承载方案建议。

关键词：
pRRU

5G前传

CUDU

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5G室内覆盖共建共享技术研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200442

作者：张志荣1，李皛1，李志军2，陈建刚2，张新2

作者单位：1.中国电信股份有限公司智能网络与终端研究院，北京102209；2.中国电信集团有限公司，北京100033

摘要：中国运营商积极响应国务院的战略要求，努力推动5G基础设施共建共享，实现降本增效。室外5G共享技术已趋于成熟，并在全国范围内开展了试运营，取得了良好效果。5G建设将逐步从室外广覆盖渗入到室内精细覆盖，努力探索5G室内覆盖共建共享技术和方案势在必行。从5G室内覆盖共建共享意义和分类、技术方案、演进路线、语音方案、室内外协同和干扰避免等方面，系统化地阐述了5G室内覆盖共建共享所涉及的重要方面。

关键词：
5G室内覆盖

共建共享

分布式皮站

内外协同

干扰避免

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基于5G小基站的虚拟化场景与应用分析

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200472

作者：刘海涛，刘洋，杨峰义

作者单位：中国电信研究院 5G研发中心，北京102209

摘要： 5G时代，伴随着基于通用服务器的小基站的发展，利用开源开放技术实现无线接入网的虚拟化为进一步提高通信设施资源利用率和部署效率、降低成本提供了新的方向。首先分析了基于通用服务器的新型5G小基站的结构，然后借鉴现有经验分析了小基站虚拟化部署的典型场景。随后介绍了常见虚拟化技术的特点及应用情况，结合当前电信行业虚拟化的现状以及不同应用对于虚拟化设施要求的差异，讨论了适合小基站的虚拟化技术。最后面向典型场景给出了完整的虚拟化平台的架构分析以及未来发展的展望。

关键词：
5G

小基站

虚拟化

vRAN

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5G开放式小基站的室内专用网络方案研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200486

作者：方绍湖，罗漫江，康冬

作者单位：京信通信系统(中国)有限公司，广东广州510663

摘要：垂直行业应用的多样化需求，催生更加丰富的建网模式。5G开放平台小基站具有开放、灵活、高性价比等优势，将助力5G基础网络建设的高效发展。从5G时代室内覆盖的挑战与趋势进行分析，提出应对该现状的基于开放平台小基站的5G数字室分解决方案，并探讨了其在典型行业应用的技术赋能。

关键词：
5G

小基站

数字室分

行业应用

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综述与评论

Flash存储器单粒子效应测试研究综述

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200210

作者：黄姣英，王乐群，高成

作者单位：北京航空航天大学，北京100191

摘要：随着Flash存储器在航天系统中的大量应用，其单粒子效应评价至关重要。首先综述了Flash存储器单粒子效应研究进展，总结出在重离子辐照实验中常见单粒子效应及其故障原因，包括由存储单元故障和外围电路故障造成的单粒子翻转、单粒子功能中断和单粒子闭锁。随后，归纳出常见单粒子效应的测试区分方法、测试算法和测试流程，为相关测试实验研究提供参考。

关键词：
Flash存储器

单粒子效应

测试方法

辐照实验

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低轨卫星互联网发展与展望

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200344

作者：王子剑，杜欣军，尹家伟，宣志祥

作者单位：中国电子科技集团公司第三十二研究所，上海201808

摘要：就卫星互联网的由来、发展以及趋势进行梳理，阐述国内外卫星互联网发展的典型项目及其特点，指出卫星互联网与地面5G融合以及普通个人移动手机直接与卫星互联网链接是未来发展趋势。据此，指出我国应加快建设覆盖全球的卫星互联网系统，并提出建设卫星互联网的相关建议与思考。

关键词：
卫星互联网

5G

发展

趋势

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人工智能

基于Faster R-CNN的道路裂缝识别

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191412

作者：李太文，范昕炜

作者单位：中国计量大学质量与安全工程学院，浙江杭州310000

摘要：传统的道路裂缝识别方法有基于R-CNN、SPPnet、HOG+SVM等多种方法，但识别精度低、检测速度慢。针对这些缺点，提出一种基于Faster R-CNN的道路裂缝识别方法。首先，采集道路裂缝图像，建立Pascal VOC数据集；其次，基于谷歌开发的TensorFlow深度学习框架，用数据集对Faster R-CNN进行训练并分析各项性能参数指标。实验结果表明，在迭代20 000次的情况下，可将训练损失降到0.188 5，AP值达到0.780 2，取得了良好效果。

关键词：
机器学习

深度学习

卷积神经网络

道路裂缝

FasterR-CNN

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基于匹配层融合的识别算法研究与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191426

作者：李傲梅，胡正豪，周川川

作者单位：陆军炮兵防空兵学院信息工程系，安徽合肥230031

摘要：提出一种基于音视频匹配层自适应加权融合的身份识别方法。在不同程度的噪声情况下，图像与声音的识别率会随噪声的增强而降低，凭借单个生物模态的识别，难以达到很好的预测结果；而且两种模态融合时的权值不同，融合系统的稳定性效果也不同。采用双模态的自适应加权融合不仅可以有效地弥补不同生物模态识别之间的优缺点，而且可以自适应选择最优的权值进行决策。实验表明，该方法的理论推测成立，比单模态的身份识别具有更高的识别率与鲁棒性。

关键词：
音视频融合

匹配层

自适应加权

身份识别

鲁棒性

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微电子技术

基于GaN HEMT宽带低噪声放大器设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191394

作者：王华树，肖知明，马伟，胡伟波

作者单位：南开大学电子信息与光学工程学院，天津300350

摘要：为了满足不同通信标准的要求，利用氮化镓高电子迁移率晶体管器件设计了一个高线性度宽频带低噪声放大器。低噪声放大器采用两级电阻负反馈结构，利用集总参数元件和微带线对低噪声放大器的输入和输出匹配网络进行优化，实现低噪声、高线性度、宽频带和小回波损耗。在1～3 GHz频率范围内,仿真结果表明，低噪声放大器的噪声噪声系数为2.39～3.21 dB，输入端反射系数小于-10.6 dB，输出端反射系数小于-17.9 dB，增益为23.74～25.68 dB，增益平坦度小于±0.97 dB，1 dB压缩点输出功率大于24.12 dBm，三阶交调截取点输出功率大于36.55 dBm。实际测试增益为22.08～26.12 dB，基本符合仿真结果。

关键词：
低噪声放大器

氮化镓

高电子迁移率晶体管

负反馈

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一种增益提升和摆率增强的运算跨导放大器

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200079

作者：吴锋霖，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：为了解决传统电流镜运算跨导放大器(OTA)在低压、低功耗条件下增益和摆率严重受限的问题，提出了一种基于互补翻转电压跟随器(FVF)的运算跨导放大器，有效提升跨导和最大输出电流，从而达到增益提升和摆率增强的目的。采用SMIC 0.18 μm CMOS工艺进行设计和验证。仿真结果表明，在1.8 V电源电压下，与同等静态功耗的传统电流镜OTA相比，提出的互补FVF型OTA增益提高了11 dB，单位增益带宽提升了2倍，正、负摆率分别提升了6.7倍和6.1倍，比单FVF型OTA有更好的性能提升效果。

关键词：
运算跨导放大器

增益提升

摆率增强

低压

低功耗

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基于SVA的AFDX网络MAC IP核功能验证

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191349

作者：阎芳1，2，3，李翔2，3，徐双平2，3，范毓洋1，2，3，田毅1，2，3

作者单位：1.中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室，天津300300； 2.中国民航大学民航航空器适航审定技术重点实验室，天津300300；3.中国民航大学适航学院，天津300300

摘要：近年来，机载SoC设计复杂度的不断提升使得集成IP核的应用越来越广泛，如何高效和准确地对IP核进行功能验证成为目前航空领域的实际需求。采用SVA对AFDX网络MAC IP核搭建层次化验证平台，将断言与待测设计的关键点处进行绑定，并在验证平台中插入断言对测试激励的时序性和完整性进行检查，通过覆盖率统计评估验证的完整性。测试结果表明，采用SVA的验证平台可以在需要检查的功能点发生错误时更快、更清晰地定位出错误源，提高了对机载SoC中IP核功能验证的高效性和准确性。

关键词：
SVA

功能验证

IP核

AFDX

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一种浪涌保护电路的研究和设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200395

作者：董大伟，李江陵

作者单位：中国电子信息产业集团有限公司，北京100190

摘要：浪涌冲击是电子产品常见问题之一，它经常造成电子产品的损坏。设计了一种新型的浪涌保护钳位电路，该保护电路包括一个基准电路以及一个反馈控制电路。基准电路在源电压超过钳位电压时根据源电压生成基准电压，反馈控制电路用于接收基准电压并将输出电压钳位到钳位电压。基于上华0.18 μm CMOS的工艺对其仿真，结果表明该电路可以很好地实现38 V、27 V、18 V、10 V的钳位，与传统的TVS二极管相比，具有低漏电流、恒定的钳位电压和接近于零的导通电阻等优点。

关键词：
浪涌保护

钳位电路

TVS二极管

集成电路

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测控技术与仪器仪表

商业卫星自动化测试平台设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190919

作者：徐婧1，2，邢斯瑞1，刁国影1，程龙1，李小明1

作者单位：1.长光卫星技术有限公司，吉林长春130000；2.中国科学院大学,北京100000

摘要：综合测试是卫星研制过程中必须且关键的环节，传统卫星测试系统研制周期长、通用化程度低、体积庞大不便携及测试现场走线复杂等问题严重制约商业卫星产业发展；PXI总线技术是PCI在仪器领域的扩展，其图形化、模块化及可扩展的软件编程风格及硬件集成方式为卫星自动化测试平台的建设提供条件。以PXI架构为基础，结合硬件测试设备、服务器、终端之间的网络通信技术，提出一套商业卫星自动化测试平台的设计方法，并结合某型号卫星测试任务进行平台实现。实践表明，该平台满足商业卫星高性价比、快速、全面、稳定测试的需求。

关键词：
商业卫星

PXI

网络通信

自动化测试平台

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基于SOPC的脉冲信号参数测量系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191300

作者：李海生，张凡

作者单位：长治学院电子信息与物理系，山西长治046011

摘要：为提高测量系统的精度、集成度和设计灵活性，设计了基于可编程片上系统(SOPC)的脉冲信号参数测量系统。系统通过采用等精度测频法实现对频率的测量，利用等效脉冲计数法完成对占空比和上升时间的精确测量，所设计的测量系统在硬件和软件上都可进行编程。经过测试和验证，设计的系统可实现对脉冲信号频率、占空比、幅值和上升时间的测量，测量结果具有较高的精度，其中时间测量精度可达1 ns。

关键词：
脉冲信号

参数测量

频率

可编程片上系统

上升时间

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基于DSP和在线FCE高压容性设备绝缘性能在线监测装置

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191046

作者：刘志坚，赵浩益，梁宁，何蔚

作者单位：昆明理工大学电力工程学院，云南昆明650504

摘要：目前变电站高压容性设备的绝缘检测大多采用定期、离线的实验检测方法，针对该方法存在的时效性差、精度不高的问题，提出一种基于DSP的高压容性设备绝缘在线监测装置，同时结合模糊评价算法实现对数据的实时分析和在线评估。首先针对绝缘性能监测原理和方法，讨论了快速傅里叶变换FFT在谐波分析法中的应用，通过增加汉宁窗的方法改进传统FFT变换存在的局限性；然后建立基于层次分析法的绝缘性能多参量模糊评价模型；接着对装置软硬件部分实现作了设计，包括信号ADC采样、FFT处理、SCI通信和HMI对话等单元；最后在高压实验室对装置进行测试。结果表明，装置在实时获取设备运行参数同时实现数据在线分析，给出设备的绝缘情况，具有一定的实际应用价值。

关键词：
容性设备

绝缘监测

数字信号处理器

快速傅里叶变换

模糊分析

查看(10898)

通信与网络

一种无线传感器网络中的目标覆盖优化算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200029

作者：徐梦颖，卢毅，周杰

作者单位：石河子大学信息科学与技术学院，新疆石河子832000

摘要：为了优化无线传感器网络中成功监测到的目标个数，设计了目标覆盖模型，提出了改进的混沌免疫混合蛙跳算法(Improved Chaotic Immune Shuffled Frog Leaping Algorithm，ICISFLA)。该算法使用混沌序列对种群进行编码，从而增加种群的多样性；使用免疫算子将种群中适应度较高的个体保留至下一代；使用变异算子改进种群中适应度最低青蛙的学习机制，从而改善局部最优解和全局最优解。为了验证该算法的性能，将该算法与粒子群算法、遗传算法进行比较。仿真结果显示，与其他两种算法相比，ICISFLA的收敛速度更快，被成功监测到的目标数量显著增加。

关键词：
无线传感器网络

目标覆盖

混合蛙跳算法

混沌

免疫

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基于全程耦合映像格子的OFDM系统性能改进算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200057

作者：竟诗琦，陈朝，苏宇航

作者单位：中国地质大学(武汉) 机械与电子信息学院，湖北武汉430000

摘要：作为仍将在5G中发挥重要作用的正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)，由于存在峰均比较高的问题将限制其进一步发展。SLM算法作为降低峰均比的重要手段，仍存在带外干扰及高峰值无法完全滤除等缺点。针对上述问题，提出了基于全程耦合映像格子(Globally Couple Map Lattices，GCML)的SLM-RCF联合算法，该算法充分利用GCML良好的相关性、正交性及非周期性对SLM算法进行改进，提高其抗干扰的能力，并结合迭代限幅滤波算法进一步滤除较高的峰值。理论分析和仿真结论显示，利用联合算法能够降低带外干扰的影响进一步降低峰均比，同时能够降低系统误码率，提高系统的可靠性。

关键词：
正交频分复用

峰均比

选择性映射

全程耦合映像格子

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31.8～33.4 GHz频段5G系统与无线电导航业务共存分析

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191299

作者：刘艳洁，陈媛，赵延安

作者单位：国家无线电监测中心陕西监测站，陕西西安710200

摘要：为确定在31.8 GHz～33.4 GHz频段为移动通信做出附加主要业务划分的可行性，对该频段第五代移动通信(5G)系统与无线电规则频率划分表中的主要业务无线电导航业务间的同频共存问题进行了系统间同频共存分析。采用最新的5G系统技术参数以及典型的无线电导航业务系统参数，通过仿真5G系统基站对无线电导航业务干扰功率密度，计算不同场景下5G系统基站对无线电导航业务的干扰概率。仿真结果表明，5G系统基站对无线电导航业务的同频干扰概率较大，因此，不建议在该频段引入移动通信系统。

关键词：
5G系统

无线电导航业务

共存分析

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计算机技术与应用

基于深度学习的仿冒域名生成工具

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200325

作者：邹可欣1，陈彦光2，时金桥1，徐睿3

作者单位：1.北京邮电大学网络空间安全学院，北京100876； 2.OPPO广东移动通信有限公司，广东东莞523860；3.华北计算机系统工程研究所，北京100083

摘要：为了应对仿冒域名攻击，一种可行的思路是主动查找所有的仿冒域名，查看这些域名的使用情况，为此需要先针对受保护的域名生成所有可能的仿冒域名。在针对仿冒域名构造类型研究的基础上，设计和实现了一种仿冒域名生成工具，该工具包含基于规则的仿冒域名生成模块和基于LSTM神经网络的前后缀仿冒域名生成模块。经过实际的测试，证明由这种LSTM神经网络所生成的仿冒域名词缀和正常的词缀类似。

关键词：
域名

仿冒域名

LSTM

域名生成

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基于内存映射文件的高性能库存缓存系统

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191043

作者：黄向平1，2，彭明田1，2，杨永凯1，2

作者单位：1.中国民航信息网络股份有限公司，北京101318；2.民航旅客服务智能化应用技术重点实验室，北京101318

摘要：传统余票库存查询系统以内存数据库或嵌入式数据库作为缓存系统，在高并发与密集计算环境中，读取性能很难满足需求。设计一种高性能库存缓存系统，利用内存映射文件技术，消除进程间通信消耗，减少数据拷贝，避免读写操作互锁，从而大幅提高缓存读取性能。实验表明，该方法在并发读取效率上提升了两个数量级以上。

关键词：
库存查询

内存数据库

嵌入式数据库

内存映射文件

高性能缓存系统

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电源管理

一种新型超高压直流等离子体变换器研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200217

作者：张迪1，2，张东来3，王子才1，张华2，张莹4

作者单位：1.哈尔滨工业大学航天学院，黑龙江哈尔滨150001； 2.深圳航天科技创新研究院电力电子所，广东深圳518057； 3.哈尔滨工业大学(深圳) 机电工程与自动化学院，广东深圳518055； 4.深圳航天东方红海特卫星有限公司，广东深圳518057

摘要：等离子体高压电源是等离子体发生系统中核心关键的组成部分，直接决定等离子体发生器的性能。传统的高压等离子电源具有体积重量大、效率低的特点，无法在航空飞行器有限的体积范围内装载，这是超高压产生等离子体方式的难点之一。以超高压直流电源(UHVDC)为核心，提出了一种新型的多倍压整流谐振变换器，提高了等离子体电源系统的效率，减少了电源系统的重量和体积，同时解决了高压保护的问题，最终通过8 kW输出功率实验验证了方案的有效性，其效率达90%。