摘要:未来无线通信系统将部署更高频段以满足其高性能、微型化、多样化等发展需求。射频技术是实现无线通信系统的基础,直接决定整个通信系统的性能。玻璃因其具备优异的高频电学性能、高稳定性等优势而受到重视,加之玻璃表面高密度细金属导线成型技术和高可靠大高宽比通孔加工技术日趋成熟,玻璃正逐渐被广泛应用于射频系统先进封装和无源射频元件的衬底材料中。文章系统概述了玻璃在芯片后装、芯片埋置、三维堆叠这三种射频封装技术和传输线、互联线、滤波器、移相器、天线这五种无源射频元件中的最新研究进展,从结构集成度、工艺实现性、射频性能等角度剖析了不同先进封装结构和无源射频元件,并分析了各自所面临的挑战。最后,从光电共封装、SOP集成、高效散热等方面探讨了玻璃基射频系统的未来发展方向。

摘要:为提升大气污染物检测的灵敏度,提出一种基于石墨烯涂层高灵敏表面等离子体光子晶体光纤(SPR-PCF)传感器。该传感器采用不同直径空气孔六边形双排列结构,在纤芯外围镀上金膜,并在金膜与待测物之间涂敷一层石墨烯材料来提升灵敏度。利用有限元方法系统分析了金属层厚度、空气孔间距及直径和石墨烯厚度等因素对SPR-PCF传感器灵敏度的影响。结果表明,当折射率范围为1.398~1.402时,该传感器具有显著的表面等离子体共振效应。研究得到了最优结构参数,此时传感性能几乎不受环境温度影响,最大波长灵敏度达到55000nm/RIU,与之对应的折射率分辨率为1.82×10-6RIU。针对同一折射率测量范围、均为涂敷石墨烯的结构,所提出传感器的波长灵敏度是现有典型SPR-PCF传感器波长灵敏度的2.86~9.17倍,前者折射率分辨率是后者的0.109~0.349。因此,在大气污染物浓度和种类检测方面,该SPR-PCF传感器具有较好的应用前景。

摘要:绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为一种广泛应用于电子电路领域的功率器件,具有导通电压低、通态电流大、开关速度快和输入阻抗高等优势。文章基于数值模拟软件建立了3300V平面栅场截止型绝缘栅双极型晶体管器件(FS-IGBT)的仿真模型,通过设计器件结构及参数分别对击穿特性、转移特性以及导通特性进行分析。在合理的阈值电压范围内,研究漂移区厚度和掺杂浓度、P-body区掺杂浓度、P⁺衬底区掺杂浓度和N型缓冲区掺杂浓度等对器件的击穿电压和导通压降产生的影响。结果显示FS-IGBT器件的饱和电压和关断损耗相较传统平面栅IGBT结构分别降低了5.2%和32%,击穿电压提高了14%,阈值电压为5.3V。

摘要:设计了一种用于单光子探测的8×8阵列硅基单光子雪崩光电二极管(Single Photon Avalanche Photodiode,SPAD)探测组件,包括硅基SPAD焦平面阵列和高压读出电路。硅基SPAD焦平面阵列采用N⁺-p-π-P⁺结构,像元中心距为200μm,工作在盖革模式。SPAD像素单元采用背面反射镜、微纳散光结构以提高1064nm波长的光子探测效率。高压读出电路采用单片集成技术,将高压淬灭电路、延迟复位电路、雪崩电流检测电路以及高压保护电路等集成在单一硅片上。硅基SPAD探测组件可实现8×8阵列规模的单光子信号并行检测,在40V过偏压条件下,1064nm波长的平均光子探测效率达到11.1%,平均暗计数率为4.6kHz,在100ns死区时间下的后脉冲概率为6.76%。

摘要:提出了一种基于螺纹槽的多模光纤马赫曾德尔干涉应变传感器。在多模光纤上制作螺纹槽结构作为传感区,螺旋槽光纤横截面积小于单模光纤,使得传感区受到的实际应变大于施加应变。当对光纤施加定量的应变时将会获得更大的波长漂移量,从而提高传感器的应变灵敏度。实验结果显示,在0~900με应变范围内,传感器的应变灵敏度分别高达-6.44和-16.89pm/με,线性度分别为0.979和0.981。该传感器具有结构简单、灵敏度和机械强度高的优点,为光纤干涉应变传感的增敏研究提供了新方案。

摘要:利用角分辨光电子能谱仪(ARPES)结合薄膜拉伸样品托,对体相黑磷分别进行了变温度和200℃下拉伸应变调控的能带测试。结果显示,随着加热温度从30℃增加到200℃,价带顶(Valence Band Maximum,VBM)逐渐向深能级偏移。造成这种变化的原因是晶格的受热膨胀弱化了层间相互作用。随后,200℃下的应变ARPES测试表明,随着沿zigzag方向的拉伸应变的增加,VBM呈现出线性的浅能级偏移趋势,高温下的VBM偏移率达到了17.8MeV/% strain。这是由于在高温下,拉伸应变引起的面外方向的晶格收缩量更大,相应的层间相互作用增强更多,从而导致VBM发生更显著的偏移。

摘要:首先,采用磁控溅射法在石英玻璃衬底上沉积Zn薄膜；然后,通过低温硫化工艺制备出ZnS薄膜；其次,在500~800℃高温和氩气气氛中对样品进行1h退火处理；最后,使用XRD,SEM,EDS和紫外-可见分光光度计等仪器,研究了退火温度对所得ZnS薄膜性能的影响。研究结果表明,通过低温硫化工艺制备出的ZnS薄膜为六方结构,在高温退火后,其晶粒尺寸变大,在可见光范围透光率高达约80%,带隙为3.59~3.63eV。随着退火温度的升高,ZnS薄膜的晶粒尺寸从20nm增加至28nm,S/Zn原子比降低,表面形貌也发生变化,其中,当退火温度为500℃时,所得ZnS薄膜的质量较好,而当退火温度大于等于600℃时,ZnS薄膜中会出现硫杂质相。

摘要:第三代半导体材料α-Ga₂O₃因具有高宽禁带及优异的巴利加优值,被广泛应用于高功率器件。在α-Ga₂O₃的诸多生长方法中,氢化物气相外延法(HVPE)可以满足制备大尺寸α-Ga₂O₃晶圆对生长速率、质量和成本的要求。文章对α-Ga₂O₃的喷淋式HVPE生长腔进行了生长过程的三维数值模拟,并引入正交试验方法对基于计算流体力学模拟的生长参数进行分析,系统且有效地评估了参数对生长结果的作用。研究结果表明,大尺寸α-Ga₂O₃晶圆的生长速率、均匀性与衬底倾斜角度、O₂和N₂入口速率、GaCl出口下倾角以及喷淋头的结构密切相关；同时提出了参数的优化组合,为工业上获得生长速率和生长均匀性均衡的外延层提供参考。

摘要:针对光纤布拉格光栅(FBG)曲线形状传感器某一阵列检测点失效问题,构建了基于双阵列FBG求解曲线形状传感器曲率和弯曲方向的模型。首先,推导了中心波长漂移量与曲率的函数关系,然后,构建了曲率与弯曲方向的映射关系,最后,利用Frenet-Serret方程实现了曲线形状重构。在Ansys建模和仿真分析基础上,制作了FBG曲线形状传感器并对实验数据进行了分析。仿真和实验结果均验证了所提出的双阵列FBG曲线形状重构的可行性。相较于典型三阵列FBG曲线重构方法,仿真弧形和S形的远端位置误差分别仅增加了0.9%和0.13%；实验数据的远端位置平均误差仅增加了0.34%。

摘要:基于自编码器的高光谱解混方法过度关注高光谱图像中的空间信息或光谱信息,而忽略了空间信息、光谱信息的均衡提取。文章提出一种基于自编码器与多尺度空-谱特征编码的高光谱图像解混方法。该方法利用CNN编码器进行多尺度解混特征提取,Transformer编码器接收多尺度解混特征,利用子Transformer编码器和全局Transformer编码器解耦空间和光谱之间的依赖性。为验证所提出方法的性能,在两个真实数据集上进行实验和对比。研究结果表明,所提出的解混算法可以提高高光谱图像解混精度。

摘要:针对现有姿态估计算法对密集人群检测存在漏检和误检等问题,提出一种改进YOLOv8sPose的密集人群姿态估计算法YOLOv8Pose-DC。首先,设计一种集中式层内调节特征金字塔网络,采用并联方式把可变形注意力机制和CASPPF结合起来,通过自上而下的方式对金字塔网络进行全局集中调节,增加网络中全局表示的空间权重,使得改进算法能够获得全面且具有区分性的特征表示；其次,提出多尺度双检测头结构,减少计算量的同时提高模型检测效率；然后,使用DySample模块,提高模型上采样效率；最后,加入上下文感知模块,提高模型全局信息关联能力,并抑制无用背景突出人物特征。实验结果表明,相较于基准模型,YOLOv8Pose-DC的mAP@0.5提升3.1%,召回率提升4.2%。所设计的算法性能有较大提升,满足生产需要。

摘要:针对大阵列微波光子系统和器件仿真难的问题,文章基于大阵列处理流程特性和微波光子技术特性,提出一种分布式跨域并行的仿真方法。该方法一是利用大阵列微波光子系统通道间独立传输特性,实现了跨系统结构域的流水线并行计算；二是利用大阵列微波光子系统前后处理时间的相对独立性,实现了跨时间域的数据并行计算。通过静态负载均衡策略分配计算资源使二者高效联合,实现了微波光子系统的快速仿真,解决了模型多、数据量大、仿真窗口长所导致的全系统仿真耗时长的问题。针对64阵列、400个模型的微波光子系统仿真,该技术将仿真时长从39小时缩短至23分钟,仿真效率提高了两个数量级,有望大幅度缩短微波光子工程样机的研制周期。

摘要:针对复杂背景下新疆棉田昆虫识别误检率高、小目标昆虫难以检测等问题,提出了一种基于YOLOv5s改进的轻量化昆虫检测模型(Lightweight Insect Detection-YOLO,LID-YOLO)。首先,主干网络使用GhostNet网络替换原CSPDarknet53网络,并采用Slim-Neck模块对颈部网络进行改进,以实现模型轻量化；其次,引入BottleNet Transformer融合模块,减少模型参数量并增强网络特征提取能力,更好检测小目标；最后,加入NAM注意力机制,通过应用权重稀疏性惩罚抑制不显著权重来提取细节特征,提高模型准确率。实验结果表明,LID-YOLO模型在参数量、计算量、模型权重大小方面,相比YOLOv5s模型,其分别减少了30.9%,45.6%和29.7%。LID-YOLO模型的准确率达到了97.4%,检测速度为55.25FPS,与原YOLOv5s模型相比,提高了1个百分点和2.62FPS。LID-YOLO模型在保证轻量化的同时进一步提高了检测精度,更好满足农作物昆虫实际检测的需要。

摘要:为提高航天TDICCD遥感相机的信噪比和成像质量,对TDICCD遥感相机成像谱段间相互串扰进行了深入研究。在高密TDICCD成像电路设计过程中,由于PCB电路板空间有限且布局布线密集,导致信号间隔离度不足,引起谱段间信号相互串扰。这种串扰会严重影响各个谱段有效信号的采集,当各谱段工作频率不同时,图像即产生明显的串扰条纹。文章首先根据信号处理流程介绍了成像系统的组成,给出两种串扰现象；然后,分析串扰产生原因及其边界条件,并给出成像串扰抑制的方案；最后,对改进后的TDICCD成像系统进行成像和信噪比测试。实验结果表明,采取的措施有效地去除了TDICCD成像谱间串扰条纹,相机信噪比得到了显著的提高,在相机辐亮度为133.729W/(m²×Sr)的条件下,相机信噪比提高了6.92dB,达到了47.83dB,满足实际工程的需求。

摘要:针对文本生成图像任务中生成图像的语义关联性低、细节较模糊以及结构完整性较差等问题,提出了一种结合自注意力机制的深度融合生成对抗网络(Deep Fusion Generative Adversarial Networks,DF-GAN)增强模型。首先,利用BERT模型挖掘文本上下文语义特征,同时结合语义深度融合模块,实现深层的文本语义与图像区域特征的匹配。其次,在模型架构层面引入一种自注意力模块作为卷积模块的补充,目的是更好地建立长距离、多层次依赖关系。实验结果显示,所提出的增强模型不仅加强了文本与图片之间的语义联系,而且保证了生成图像的细粒度和完整性。

摘要:针对局部自相似性(Local Self-Similarity,LSS)描述符不适用于多模态图像配准,提出一种新的自相似描述符,该描述符能够有效应用于多模态图像配准。首先,对多模态图像采用相位一致性算法提取图像的最大矩；接着,对由最大矩信息得到的边缘图像进行Harris特征点提取；然后,基于边缘图像生成二值图像,并基于二值图像构造二值化自相似描述符；最后,对多模态图像进行描述符相似性计算以及特征点匹配。通过对比实验表明,所提出的二值化自相似描述符能够取代传统的LSS描述符,有效提高了自相似描述符对多模态图像的兼容性和运行效率。

摘要:为降低光纤陀螺因温度效应产生的零偏漂移并提升其实际测量精度,文章基于粒子群算法的径向基函数(PSO-RBF)神经网络模型构建了光纤陀螺的温度补偿模型,并在-40~+60℃的变温环境下对三轴光纤陀螺进行温度补偿实验。实验结果表明,该模型在变温情况下将光纤陀螺的全过程零偏漂移减少了85%以上,与传统多项式模型以及未经优化的RBF模型相比,其预测稳定性和补偿效果更好。

摘要:针对5G电力虚拟专用光网络切片中业务端到端时延大及网元状态同步时延影响仿真策略准确性的问题,提出一种基于深度强化学习的5G电力虚拟专用光网络切片时延优化算法。首先,建立5G电力虚拟专用光网络切片系统模型,该模型包括一个用于网元状态更新的同步节点和其余业务节点,其中,同步节点通过专用特种光纤与软件定义网络控制器直接连接。在此基础上,在保证业务服务质量的同时,提出一个最小化包括业务时延和网元同步时延的优化问题。该优化问题的变量既有离散变量又有连续变量,因此,分别使用离散和连续的深度强化学习算法求解。仿真结果表明,所提出的算法能够有效降低电力虚拟专用光网络切片网络时延,在满足服务质量要求的同时能有效保证仿真策略的实时性。

摘要:针对强烈振动环境下微波光传输链路的附加相位噪声严重恶化的问题,文章分析了光链路在振动环境中附加相噪恶化原因,并研究机械振动传递机理,建立了数学仿真模型。通过仿真与实验,得到光链路系统的加速度敏感度在低频和高频范围内分别为10-12和10-11量级。实验结果表明,在强振动环境中,光链路系统附加相位噪声恶化40dBc/Hz左右,特别是在共振处,附加相噪恶化加剧至48dBc/Hz左右。通过减小光链路系统加速度敏感度,避免共振等措施,能有效减弱振动对系统附加相位噪声的影响。

摘要:混凝土桥梁表观病害检测对桥梁维护至关重要。然而,现有基于机器视觉的方法在处理小尺寸病害和复杂背景时存在检测效率低、精度不高的问题。文章基于YOLOv5提出了一种新型检测网络,通过优化YOLOv5主干网络、引入全局注意力机制以及多尺度金字塔空间池化结构,有效提升了检测精度与效率,尤其在面对复杂背景下小尺寸病害检测方面表现出色。实验结果表明:改进后模型的平均检测精度较原网络结构提升了4.1%；同YOLOv7相比,所提出方法的平均检测精度高了2.3%、检测速度快了30%。

摘要:针对室内环境下,辅助定位目标真实位置未知及部分定位目标因定位模块失效引起惯性导航系统累积误差较大的问题,提出一种基于接收信号强度指示(RSSI)的密集目标室内协同定位方法。通过改进的交互多模型卡尔曼滤波(IMM-EKF)算法,将辅助目标位置作为未知参数扩维到每个模型的状态向量中,有效降低了辅助定位目标位置误差对定位精度的影响,避免了定位模块失效后惯导系统的累积误差。仿真实验表明,该方法在x方向和y方向的定位误差标准差较传统IMM-EKF的协同定位方法分别降低了32.19%和23.45%,提高了室内目标的定位精度,并在定位模块失效的情况下,定位目标仍可保持较高的定位效果。