分类: 工程与技术科学 >> 物理学相关工程与技术 分类: 工程与技术科学 >> 仪器仪表技术 分类: 电子与通信技术 >> 电子技术 分类: 物理学 >> 交叉学科物理及相关领域的科学与技术 提交时间: 2024-05-06
摘要: 本文提出了一种用于低温扫描隧道显微镜(CryoSTM)的跨阻放大器(TIA)设计方案。在CryoSTM中带有尖端样品成分的TIA称为CryoSTM-TIA。该CryoSTM-TIA的跨阻增益在1Gohm,而其带宽大于300kHz。所提出的CryoSTM-TIA的独特特点是其前置放大器由单个低温高电子迁移率晶体管(HEMT)制成,因此在100kHz时仪器等效输入噪声电流功率谱密度低于4(fA)2/Hz。此外,应用“偏置冷却法”可用于原位控制HEMT掺杂区冻结DX-中心的密度,改变其结构以降低器件噪声。利用该仪器,可以进行高能量分辨率的快速扫描隧道光谱测量。并且,它能够测量各种量子系统在原子尺度上的扫描隧道散粒噪声谱(STSNS),即使散粒噪声非常低。它为通过测量STSNS来研究新的量子态提供了一个强大的工具,例如检测拓扑量子系统中马约拉纳束缚态的存在。
分类: 电子与通信技术 >> 电子技术 分类: 工程与技术科学 >> 仪器仪表技术 分类: 物理学 >> 交叉学科物理及相关领域的科学与技术 分类: 物理学 >> 凝聚态:电子结构、电、磁和光学性质 提交时间: 2024-05-06
摘要: In this work, we design and fabricate the transimpedance Amplifier (TIA) following the design mentioned in Ref. cite{Liang2024}. In the TIA, the preamplifier (Pre-Amp) is made of a junction field effect transistor (JFET) that can work at 77 K. The post-amplifier is made of an operational amplifier (OPA). Cascade Pre-Amp and Post-Amp to form the inverting-amplifier (Inv-Amp). The gain-bandwidth product of Inv-Amp with the gain about 50,000 is higher than 10 GHz. With a 1.13 Gohm feedback network, the gain of TIA is 1.13 Gohm and its bandwidth is about 97 kHz. The equivalent input noise voltage power spectral density of TIA is not more than 9 (nV)2/Hz at 10 kHz and 4 (nV)2/Hz at 50kHz, and its equivalent input noise current power spectral density is about 26 (fA)2/Hz at 10 kHz and 240(fA)2/Hz at 50 kHz. The measured transport performances and noise performances of TIA are consistent with the simulations and calculations, verifying the feasibility for the design of low-noise large-bandwidth TIA proposed in Ref. 1 . And, TIA with various performances that meet various needs can be designed according to the design methods in Ref. 1,2 . With the same gain, the bandwidth of the TIA in this work is much larger than the present TIA and its noises are much lower than those of present ones. The TIA in this work is perfect for the cryogenic STM working at 77 K (i.e. liquid nitrogen temperature).
分类: 信息科学与系统科学 >> 信息科学与系统科学基础学科 分类: 物理学 >> 电磁学、光学、声学、传热、经典力学和流体动力学 分类: 电子与通信技术 >> 光电子学与激光技术 分类: 物理学 >> 地球物理学、天文学和天体物理学 分类: 物理学 >> 基本粒子与场物理学 提交时间: 2024-04-08
摘要: The Einstein’s theory of special relativity is based on his two postulates. The first is that the laws of physics are the same in all inertial reference frames. The second is that the velocity of light in the vacuum is the same in all inertial frames. The theory of special relativity is considered to be supported by a large number of experiments. This paper revisits the two postulates according to the new interpretations to the exact solutions of moving sources in the laboratory frame. The exact solutions are obtained using the classic Maxwell’s theory, which clearly show that the propagation velocity of the electromagnetic waves of moving sources in the vacuum is not isotropic; the propagation velocity of the electromagnetic waves and the moving velocity of the sources cannot be added like vectors; the transverse Doppler effect is intrinsically included in the fields of the moving sources. The electromagnetic sources are subject to the Newtonian mechanics, while the electromagnetic fields are subject to the Maxwell’s theory. We argue that since their behaviors are quite different, it is not a best choice to try to bind them together and force them to undergo the same coordinate transformations as a whole, like that in the Lorentz transformations. Furthermore, the Maxwell’s theory does not impose any limitations on the velocity of the electromagnetic waves. To assume that all objects cannot move faster than the light in the vacuum need more examinations. We have carefully checked the main experiment results that were considered as supporting the special relativity. Unfortunately, we found that the experimental results may have been misinterpreted. We here propose a Galilean-Newtonian-Maxwellian relativity, which can give the same or even better explanations to those experimental results.
分类: 电子与通信技术 >> 雷达工程 提交时间: 2024-01-31
摘要: 在各种各样的SAR(Synthetic Aperture Radar)图像舰船目标检测方法中,应用最广泛、最重要的就是具有自适应阈值的CFAR(Constant False Alarm Rate)检测器。为了提高SAR图像中舰船目标的检测性能,人们试图通过各种统计分布模型对SAR图像中的杂波背景进行统计建模,如Gamma、K分布、对数正态分布、G0分布、alpha稳定分布等,再通过相应的统计分布模型以及各种样本筛选技术的CFAR检测器对舰船目标实施检测。在现代雷达系统中,CFAR检测技术需要在未知的、时变的和非均匀杂波背景中将实际产生的虚警控制在一个较低的水平上,并尽可能提高目标的检测概率。SAR图像中杂波背景是复杂多变的,当实际杂波背景与假定统计分布失配时,参量型CFAR检测器的性能会恶化,非参数CFAR检测器会显示出优势。该文提出了基于Wilcoxon非参数检测器的新途径对SAR图像中舰船目标进行检测;并在Radarsat-2、ICEYE-X6和Gaofen-3卫星的实测数据上,与几种典型的参量型CFAR检测方法进行了对比。实验结果表明,Wilcoxon非参数检测方法在这三种实测数据上可以获得较强的虚警控制能力,还可以带来弱目标检测性能的改善,具有运算速度快、易于硬件实现的特点。
分类: 电子与通信技术 >> 电子技术 分类: 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间: 2024-01-30
摘要: 在我们的调查范围内,我们已经解决了升压转换器的稳定性问题。欧阳长莲的博士论文使我认识到占空比在控制系统中的重要性。最后,本文是为专利CN117254710A撰写的。
分类: 电子与通信技术 >> 通信技术 提交时间: 2024-01-07
摘要: 网络(特别是虚拟专用网络)的配置验证是一项复杂的任务,在生产环境的每次更新之前都需要进行,以便网络提供商可以确保其客户的网络可用性。本文探讨了一种基于图神经网络(GNN)的方法,用于检测和定位IP虚拟专用网络(VPN)中的配置错误。研究着重于两种GNN模型,一种专注于客户和提供商边缘路由器之间的路由配置错误,另一种专注于不同提供商边缘路由器之间的VPN路由错误。其目标是提供一种工具,简化验证端到端VPN配置的过程。在研究中,使用了平衡的数据集来训练这两个模型,这个数据集包含了从基于IMSNetworks部署的VPN中提取的标记配置的示例。结果显示,这两个模型在处理不同规模的VPN(从3到40个站点)和两种类型的架构(全网状和中心辐射型)时都表现出很高的准确性。这种方法的优势在于通过图神经网络可以捕捉网络拓扑和配置之间的复杂关系,从而更有效地检测配置错误。通过使用这种技术,网络提供商可以在每次更新之前对网络配置进行验证,以确保其客户的网络可用性。
分类: 电子与通信技术 >> 信息处理技术 提交时间: 2024-01-07
摘要: 近年来,随着深度学习技术的迅速发展,基于卷积神经网络(CNN)的图像识别在各个领域取得了显著的成就。在植物学领域,花卉种类的识别是一个重要的研究方向,对于生态学、农业以及环境监测等诸多方面具有重要意义。本研究旨在探索并优化ResNet(深度残差网络)在花卉种类识别任务中的应用。首先,文章对ResNet网络的结构进行了深入分析,理解了其引入残差学习的机制,以及如何有效地应对深层网络训练中的梯度消失和爆炸问题。通过在花卉图像数据集上的实验,验证了ResNet在处理复杂多类别花卉图像识别任务上的卓越性能。在数据预处理阶段,文章采用了数据增强技术,包括裁剪和翻转等,以扩充训练数据集,提高模型的泛化能力,同时对花卉图像进行了标准化处理,以适应ResNet网络对输入数据的要求。实验结果表明,相较于传统的神经网络模型,采用ResNet网络的花卉种类识别模型在准确率和收敛速度上均有显著提升。此外,通过深度分析模型在不同花卉类别上的表现,发现ResNet网络在处理具有层次结构和复杂形态的花卉图像时表现更为出色。本文提出的模型不仅在整体上取得了优异的性能,还在对特定花卉类别的识别上具备较高的准确性。在进一步的研究中,我们考虑通过迁移学习进一步提升模型的泛化能力,特别是在面对小样本花卉数据集时。同时将探索模型的实时性能,以适应现实场景中对花卉种类快速准确识别的需求。本研究通过对ResNet网络在花卉种类识别任务中的优势和应用进行全面而深入的分析,为深度学习在植物学领域的应用提供了有益的参考和借鉴。研究成果不仅对花卉识别技术的改进具有一定的理论价值,同时也在实际应用中具备广泛的推广潜力。
分类: 核科学技术 >> 粒子加速器 分类: 电子与通信技术 >> 电子技术 提交时间: 2023-11-29
摘要: 目前能源紧缺的国际背景下,核能发展为重要清洁能源,质子加速器成为处理核废料的重要设备。在加速器束流轨道校正过程中,需要束流轨道参数辅助计算。神经网络目前应用在工业界各个领域,可以实现准确率高的数据拟合预测。因此,提出了一种基于边缘智能计算节点的直线加速器束流轨道参数预测技术。该方法通过BPNN对过往数据学习,生成模型部署到边缘计算节点加速预测BPM位置参数,可以使用边缘计算节点加速校正束流位置。实验结果表明,FPGA硬件加速器作为边缘加速节点仿真推理速度达到55us,能效比相比较GPU和CPU分别是其23.13倍和553.15倍左右,预测结果误差平均0.5%,时延和精度达到预期目标。
分类: 电子与通信技术 >> 信息处理技术 提交时间: 2023-11-07 合作期刊: 《文献与数据学报》
摘要: [目的 / 意义]数据融合是实现多源数据价值的重要途径,全面分析全球数据融合研究的整体主题格局,对当前认识和研究数据融合有重要的科技情报价值。[方法 / 过程]采用词频与共词分析法,对 Web of Science 核心数据集中 16 053 篇数据融合研究论文的热点主题和研究方法进行了分析。[结果 / 结论]数据融合研究在整体上呈现了显著的增长趋势,且经过30余年的发展已经形成了核心的研究热点和数据融合方法。在研究中,传感器(包括无线传感器)数据融合是该领域的研究热点方向。故障诊断、遥感、安全以及智能电网等是数据融合应用的热点场景。卡尔曼滤波法、神经网络、Dempster-Shafer 证据理论以及机器学习(包括深度学习、支持向量机等)等是数据融合的热点方法,且数据融合研究中已经形成了多方法共现协同网络。
分类: 电子与通信技术 >> 电子技术 提交时间: 2023-06-15
摘要: 随着工艺进步和需求变革,模拟集成电路设计面临一系列挑战。其中,模拟集成电路在设计中需要满足的性能指标的数量和需要平衡的非理想因素的数量迅速增加是一个重要而紧迫的问题。单纯采用面向仿真的模型难以有效应对设计探索和仿真调度的需求。需要在系统级建模以综合处理性能指标和设计约束条件,并采用敏捷设计方法提高模拟集成电路设计工作的效率。为提升模拟集成电路设计的自动化和智能化水平,以电路模型与性能指标计算解耦分离的框架为基础,本文提出可以处理复杂约束条件的模拟电路系统级建模方法。该方法给出适用于模拟集成电路系统级建模的领域专用语言。该语言包含系统级模型建模所需的语法要素和语法规约。针对模拟集成电路的特点,该方法给出建模语言要素的语义同电路特征的对应关系,并给出将模拟电路元件、拓扑结构以及设计约束视作系统中组件以实现解耦的建模方法。上述方法所得模型以图为基本数据结构并支持图计算。根据上述成果,本文给出包含领域专用语言解析编译、模型存储、图计算等功能在内的系统级建模工具。并给出建模案例表明该建模方法的可用性和适用性。本文工作表明,系统级建模为解决模拟集成电路设计中复杂约束条件解耦提供一个可行的解决思路,具有重要研究价值。
分类: 电子与通信技术 >> 电子技术 分类: 工程与技术科学 >> 物理学相关工程与技术 分类: 物理学 >> 交叉学科物理及相关领域的科学与技术 分类: 工程与技术科学 >> 仪器仪表技术 提交时间: 2023-05-01
摘要: In this work, a design of large-bandwidth high-gain low-noise transimpedance amplifier (TIA) for scanning tunneling microscope (STM) is proposed. The simulations show that the proposed TIA has the bandwidth higher than 200 kHz, two orders of magnitude higher than those of conventional commercial TIAs for STM. At low frequencies, the noises of the proposed TIA are almost the same as the conventional commercial ones with the same transimpedance gain. At high frequencies, its calculated input equivalent noise voltage power spectral density (PSD) is 40 (nV)2/Hz and its input equivalent noise current PSD is 3.2 (fA)2/Hz at 10 kHz. The corresponding values are 23 (nV)2/Hz and 88 (fA)2/Hz at 100 kHz. The STM with the proposed TIA can meet the needs of fast high-quality STM imaging measurements and fast high-energy-resolution scanning tunneling spectra measurements for the low-conducting materials, such as complex organic systems and wide bandgap semiconductors.
分类: 工程与技术科学 >> 物理学相关工程与技术 分类: 工程与技术科学 >> 仪器仪表技术 分类: 电子与通信技术 >> 电子技术 分类: 物理学 >> 交叉学科物理及相关领域的科学与技术 提交时间: 2023-05-01
摘要: An ultra-low-noise large-bandwidth transimpedance amplifier (TIA) for cryogenic scanning tunneling microscope (CryoSTM) is proposed. The TIA connected with the tip-sample component in CryoSTM is called as CryoSTM-TIA. Its transimpedance gain is as high as 1 G, and its bandwidth is over 300 kHz, but its equivalent input noise current power spectral density is less than 4 (fA)2/Hz at 100 kHz. The low inherent noise for the CryoSTM-TIA is due to its special design: (1) its pre-amplifier is made of a pair of low-noise cryogenic high electron mobility transistors (HEMTs); (2) the noise generated by one HEMT is eliminated by a large capacitor; (3) the capacitance of the cable connected the gate of the other HEMT to the tip is minimized; (4) thermal noise sources, such as the feedback resistor, are placed in the cryogenic zone. The dc output voltage drift of the CryoSTM-TIA is very low, as 5 V/C. The apparatus can be used for measuring the scanning tunneling differential conductance spectra, especially the scanning tunneling shot noise spectra (STSNS) of quantum systems, even if the shot noise is very low. It provides a universal tool to study various novel quantum states by measuring STSNS, such as detecting the Majorana bound states.
分类: 电子与通信技术 >> 电子技术 提交时间: 2023-02-24
摘要: 晶闸管、RC 阻尼回路和阀避雷器是特高压直流换流 阀一次回路主要组成部分,确定三类器件的参数匹配是特高 压直流换流阀电气设计的主要工作,本文揭示了换流阀换相 过冲电压的产生机理,确定了三类器件参数的交互影响规律, 建立了换流阀工作电路微分方程,通过对晶闸管反向恢复电 流分段拟合的方法求解了电路方程,通过试验的方法验证了 计算方法精确性。
分类: 工程与技术科学 >> 物理学相关工程与技术 分类: 工程与技术科学 >> 仪器仪表技术 分类: 电子与通信技术 >> 电子技术 分类: 物理学 >> 交叉学科物理及相关领域的科学与技术 提交时间: 2022-12-29
摘要: 提出了一种用于低温扫描隧道显微镜(CryoSTM)的低噪声高增益大带宽跨阻放大器(TIA)。在CryoSTM中与尖端样品组件连接的TIA称为CryoSTM-TIA。CryoSTM-TIA的跨阻增益为10Gohm,带宽超过100kHz,在100kHz时等效输入噪声电流功率谱密度小于4(fA)2/Hz。CryoSTM-TIA的低固有噪声是由于其特殊的设计: (1)其前置放大器(Pre-Amp)由低噪声低温高电子迁移率晶体管制成; (2)前置放大器采用卡片式配置,避免米勒效应,降低输入电容CA; (3)将前置放大器输入端连接到尖端的电缆的电容,即CI最小化; (4)热噪声源,如反馈电阻,放置在低温区。由于在反馈回路中应用了频率补偿,减小了CA,减小了CI,实现了高增益和大带宽。该仪器可用于低电导率材料扫描隧道光谱的快速高能量分辨率测量,特别是用于测量其扫描隧道发射噪声谱。
分类: 工程与技术科学 >> 物理学相关工程与技术 分类: 工程与技术科学 >> 仪器仪表技术 分类: 电子与通信技术 >> 电子技术 分类: 物理学 >> 交叉学科物理及相关领域的科学与技术 提交时间: 2022-12-29
摘要: 散粒噪声是一个研究量子体系的强有力的手段。本文提出一种用于低温扫描隧道显微镜 (CryoSTM)的跨阻放大器(TIA),可满足散粒噪声测量的需要。在该TIA中,前置放大器(Pre-Amp)由超低噪声低功率低温高电子迁移率晶体管(HEMTs)构成。以1Gohm的高跨阻增益,所设计的TIA的带宽超过300 kHz。在CryoSTM中,这个TIA连同针尖-样品组件和输入信号被称为CryoSTM-TIA。它的带宽仍然超过300kHz,并且它的等效输入噪声电流功率谱密度在100 kHz小于30 (fA)2/Hz。该CryoSTM-TIA能够用于测量扫描隧道电流谱和扫描隧道微分电导谱。本文又特别阐述了如何用该CryoSTM-TIA测量量子体系的扫描隧道噪声电流功率谱和散粒噪声谱。这就使得用低温CryoSTM-TIA通过测量散粒噪声来研究各种量子体系中的新奇量子现象成为可能,例如在局域尺度中的Andreev反射、在单分子磁体中的Kondo效应,等等。特别是把它用于研究与实现拓扑量子计算有关的Majorana零能模的存在性。
分类: 电子与通信技术 >> 电子与通信技术其他学科 提交时间: 2022-10-21 合作期刊: 《桂林电子科技大学学报》
摘要: 为了提升可印刷介观钙钛矿太阳能电池(MPSCs)的器件性能及长期稳定性,提出了一种阴阳离子协同策略,即将 离子液体添加剂1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐(EMIMAC)引入钙钛矿活性层中并用于制备高效稳定的MPSCs。实验结果表 明,咪唑离子(EMIM+ )通过配位效应实现了离子态缺陷钝化(如Pb2+ 和PbI3- ),促进了钙钛矿结晶。另一方面,醋酸根离 子(AC- )与TiO2 的配位同时钝化了TiO2 表面上的氧空位缺陷,从而改善了TiO2/钙钛矿界面的界面接触。因此, EMIMAC中EMIM+ 离子和AC- 离子的协同效应实现了更好的钙钛矿结晶度、更有效的电荷传输和更低的非辐射复合。 最终,MPSCs的能量转换效率(PCE)从13.83%提高到15.48%,且滞后可忽略不计。此外,未封装的MPSCs暴露于空气 中(RH=505%)60 d后仍保持初始PCE的90%,表现出优异的长期稳定性。实验结果表明,离子液体添加剂EMIMAC 可以有效提升器件的PCE和稳定性,为进一步改善器件性能提供了一种有效策略。
分类: 电子与通信技术 >> 信息处理技术 提交时间: 2022-06-07 合作期刊: 《桂林电子科技大学学报》
摘要: 在无线传感器网络(WSNs)中,数据分发是一种重要的传输方式,需要满足以下要求:可靠性,节能和可扩展性。然而,现有的研究工作很少关注数据分发中所存在的攻击,导致数据分发的可靠性大打折扣。为了检测出WSNs数据分发中的节点克隆攻击,保证数据分发的高可靠性,提出了基于单轮零知识证明的节点克隆攻击检测方案。本方案通过构建析取-叠加码生成专属于各个节点的数字指纹,在单轮零知识证明方案中对节点的数字指纹进行验证,可以检测出没有正确数字指纹的克隆节点。仿真表明使用提出的检测方案,可以保证WSNs在数据分发过程中的高可靠性. In wireless sensor networks (WSNs), data dissemination is an essential transmission mode, which needs to meet three requirements: reliability, energy saving and scalability. Existing research pays little attention to the attacks in data dissemination, resulting in a significant loss of the reliability of data dissemination. In order to detect node clone attacks in WSNs data dissemination and ensure high reliability of data dissemination, a node clone attack detection scheme based on single round zero knowledge proof is proposed. In this scheme, the digital fingerprint of each node is generated by constructing superimposed disjunct code, and the cloned node without correct digital fingerprint can be detected by verifying the digital fingerprint of the node in the single round zero-knowledge proof scheme. Simulation results show that the proposed scheme can ensure the high reliability of WSNs in the data dissemination process.
分类: 电子与通信技术 >> 信息处理技术 分类: 工程与技术科学 >> 工程通用技术 分类: 机械工程 >> 机械工程其他学科 提交时间: 2022-02-08
摘要: The spectral leakage (SL) from windowing and the picket fence effect (PEF) from discretization have been among the standard contents in textbooks for many decades. The SL and PEF would cause the distortions in amplitude, frequency, and phase of signals, which have always been of concern, and attempts have been made to solve them. This paper proposes two novel decomposition theorems that can totally eliminate the SL and PEF, they could broaden the knowledge of signal processing. First, two generalized eigenvalue equations are constructed for multifrequency discrete real signals and complex signals. The two decomposition theorems are then proved. On these bases, exact decomposition methods for real and complex signals are proposed. For a noise-free multifrequency real signal with m sinusoidal components, the frequency, amplitude, and phase of each component can be exactly calculated by using just 4m1 discrete values and its second-order derivatives. For a multifrequency complex signal, only 2m1 discrete values and its first-order derivatives are needed. The numerical experiments show that the proposed methods have very high resolution, and the sampling rate does not necessarily obey the Nyquist sampling theorem. With noisy signals, the proposed methods have extraordinary accuracy.
分类: 电子与通信技术 >> 信息处理技术 提交时间: 2021-09-10
摘要: 地球静止光学遥感卫星具有时间分辨率高、覆盖范围广等优点,可以大范围连续跟踪观察海上船舶目标。然而,地球同步卫星遥感影像中的船舶目标通常体积小、强度弱,易受云、岛等因素影响,给船舶目标的检测带来很大的困难。本文提出了一种从地球静止光学遥感图像中检测在海面上移动的船舶的新方法:首先,采用自适应非线性灰度拉伸(ANGS)方法对图像进行增强,以突出小而弱的船舶目标。其次,设计了一种多尺度双邻域差分对比度测量(MDDCM)方法来检测候选船舶目标的位置。然后,分析每个候选区域的形状特征以去除虚假的船舶目标。最后,联合概率数据关联(JPDA)方法用于多帧数据关联和跟踪。实验表明,该方法能够有效地检测和跟踪GF-4卫星光学遥感影像中的运动船舶目标,与其他经典方法相比,该方法具有更好的检测性能。
分类: 电子与通信技术 >> 雷达工程 提交时间: 2020-09-08
摘要: 单脉冲测角技术用于扫描雷达前视成像可有效提高图像的清晰度,但单个脉冲对同分辨单元多目标测角时会发生角闪烁现象,造成图像模糊。本文提出了一种基于单脉冲雷达和差通道多普勒估计的前视成像算法,利用目标和平台之间相对运动引起的多普勒梯度差异实现同分辨单元内不同方向目标的分离,然后在多普勒域采用和差比幅测角技术测量目标的方位角,完成能量投影。为提高测角精度,进一步提出了采用调频Z变换(Chirp Z Transform)重建和差多普勒估计并进行比幅测角的算法。点目标仿真实验结果表明,所提出的算法在前斜视方向具有分离多目标的能力,对实测数据成像结果验证了基于CZT的成像算法相比传统算法能显著提高对场景成像的轮廓清晰度。