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关键词： 胶体量子点   信号采集处理   FPGA   温控PID算法  

摘要： 红外探测技术的研究凭借精准匹配大气窗口特性,结合全天候穿透的独特优势,已成为复杂环境感知领域的核心技术载体。在空天遥感、国防安全、生态监测等领域有着广泛的应用,同时使红外成像探测器的研究也迅速进步。近年来胶体量子点探测器的研究为红外成像领域开辟了更完善的解决思路,其制备的胶体量子点探测器具备成本低廉、工艺兼容性良好、光吸收带隙可调节等显著优势。但目前基于量子点线阵探测器成像技术的研究尚不如传统方案成熟,因此,本文围绕胶体量子点线阵探测器读出的信号特征进行研究分析,并建立与其匹配的信号采集处理链路。 本文提出一种兼具高可移植性及低成本优势的量子点线阵探测器读出信号采集处理电路设计方案。该方案针对胶体量子点线阵探测器读出的信号特性进行分析,完成了基于现场可编程门阵列(FPGA)的信号采集处理的硬件电路设计。 首先,按照信号流向,从低噪声需求角度分析,建立模拟信号调理采集链路的总体噪声等效模型,其中包括电压跟随电路、单端转差分电路和滤波电路,通过分析各模块的噪声贡献优化电路参数。其次,设计胶体胶体量子点线阵探测阵列驱动电路、模数转换电路及基于比例积分微分(PID)控制算法的温控电路。在完成胶体量子点线阵探测器读出信号的采集以及模数转换后,需要对其设计FPGA核心处理电路,包括双倍速率同步动态随机存储器(DDR SDRAM)存储电路、以太网数据传输电路设计等。并通过电路仿真软件对各模块功能电路进行仿真验证。最后,通过对胶体量子点线阵探测器读出信号进行模拟,搭建软硬件协同测试平台。基于Verilog硬件描述语言采用状态机架构完成了硬件电路中各个功能模块的数字逻辑模块的驱动设计以及温控PID算法的实现,可以使胶体量子点线阵探测器在匹配的工作温度下稳定运行。通过以太网用户数据报协议(UDP)与FPGA进行通信,实现FPGA对上位机数据传输。通过硬件电路与Vivado软件联调,验证了在逻辑处理链路和信号采集处理链路中对原始信号特征很好的还原。 基于对整体的软硬件设计,完成仿真实验与性能测试实验,结果表明,针对胶体量子点线阵探测器所设计的信号采集处理硬件电路系统可实现信号采集速率40MHz,-3d B截止频率23MHz,温度误差±3℃,以太网UDP协议数据传输。同时,该电路还可进一步拓展至其它新型量子点光敏材料的线阵探测器读出信号后采集处理系统的开发。

关键词： 初中物理   动态电路   分析方法  

摘要： 在初中物理中，电路是一个重要的研究对象.了解和掌握动态电路的分析与计算方法，对于理解电流、电压的分配规律以及电路中各个元件的作用具有重要意义.动态电路分析与计算方法可以帮助我们解决电路中的问题，例如计算电流和电压的大小、确定分支电路的特性等.本文将介绍初中物理中动态电路分析与计算的基本方法，通过学习这些方法，帮助学生更好地理解和解决电路中的问题，为进一步的电路学习研究打下坚实的基础.

关键词： 视频拼接   红外图像   硬件设计   数字视频接口  

摘要： 在显示器上实现多路视频的拼接不仅能够进行大视角、多角度的监控和取景，而且还可以解决单个摄像机视频中多视角显示凌乱、目标遮挡导致无法显示全景等难题。设计了一种基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)的具有多路红外视频拼接的显示器。该显示器的设计选用JFM7K325T-900型FPGA作为处理器，配以2片SCB15H1G160AF-15HI型16位同步动态随机存储器(Synchronous Dynamic Random-Access Memory, SDRAM)作为图像缓存模块，支持串行数字接口(Serial Digital Interface, SDI)以及高清晰多媒体接口(High-Definition Multimedia Interface, HDMI),并提供3路高速数字视频接口——平板显示链路(Flat Panel Display Link, FPD-LINK)。这三路红外视频接口分别将3幅分辨率为1280×1024的红外视频图像经FPGA处理成3幅分辨率为640×720的图像来铺满1920×720分辨率的显示器。结果表明，该显示器可以实时显示不同场景的红外图像，完成多路红外视频拼接。

关键词： 集成电路   政策   路径研究  

摘要： 本研究以北大法宝数据库中411条现行有效集成电路产业政策（143条中央法规与268条地方法规）为研究对象，综合运用文献计量与内容分析法，结合BERTopic模型开展主题聚类。研究发现，我国集成电路产业政策呈“中央顶层设计—地方差异化落实”的协同特征，东部地区政策资源显著优于中西部。通过主题聚类识别出三大核心政策主题：科研基础设施与技术标准构建、产业要素培育与人才引育、财税激励与资本市场赋能。这些主题系统构建起“固本强基—资源整合—创新驱动”的政策支撑体系，揭示了我国集成电路产业在基础技术攻关、资金人才配置及市场化运作方面的战略路径，为产业政策优化与区域协同发展提供量化依据与理论参考。

关键词： 自动测试系统   小波神经网络   特征提取   故障检测   采样理论  

摘要： 电子电路作为现代工业系统的核心组件,其故障诊断技术已成为可靠性工程领域的重要研究方向。离散小波变换以其强大的时频分析能力被广泛应用于故障特征提取,但是该方法在计算小波系数时需要利用离散积分近似替代连续积分。在实际工程应用中,当采样设备受限引发采样数据密度不足或数据缺失时,这种近似方法会产生较大的计算误差,导致故障特征模糊化和诊断精度下降的问题。 针对上述问题,本文以“某舰载板级自动测试系统”项目为依托,提出一种基于频域分析的小波神经网络学习算法,通过降低计算误差提升小波系数精度,实现故障特征的精准提取,最终提升诊断精度。本文的主要研究内容如下: (1)解析小波多分辨分析与神经网络的融合机理,基于三层小波神经网络拓扑结构,研究小波神经网络的频带特性与采样定理的关系。推导高频段信号的重构定理,通过仿真实验验证采样点分布对信号重构精度的影响。在此基础上,提出了小波神经网络与广义采样定理结合的方法。 (2)针对小波变换在采样数据密度不足时存在的性能下降问题,本文提出了基于采样定理的输入层和输出层权值相分离的小波神经网络学习算法。该方法通过采样间隔直接确定小波神经网络的输入层权值以及隐层神经元节点数,并提出了一种输出层权值的新型迭代算法,可以实现小波系数的精确计算。基于理论推导证明了该算法可以提升稀疏数据集小波变换的允许分辨率与精度,并通过实验加以验证。 (3)针对因采样点缺失而导致训练样本分布非均匀的问题,以及传统等分辨率学习算法在此类场景下的局限性。本文提出一种结合Kadec’s 1/4定理的非等分辨率分集迭代优化方法。该方法在传统等分辨率学习框架的基础上,引入了样本分集策略、迭代训练机制以及缺失数据补偿过程。本文同时构建了适配该方法的神经网络结构,并通过仿真实验验证了所提算法在处理非均匀数据分布问题中的有效性。 (4)将本文所提出的方法应用于自动测试系统实现电路的故障诊断。结合自动测试系统,使用本文所提出的方法提取故障特征,并进行板级电路的故障检测。采用实际板卡电路对本文提出的方法进行评估和验证,实验结果表明相较于离散小波本文方法诊断正确率显著提升,且具有较高的诊断率。验证了本文方法在实际应用中的有效性与优越性。

关键词： 技术实践   项目化教学   微项目教学  

摘要： 课堂微项目教学是项目化教学与传统课堂教学的有效组合。新课改明确要求注重学科素养、情境、课程内容的整合,制订合理的学习目标以引领教学活动。对完成时间较长的项目,教师在教学环节上难以掌控,教学任务的完成难度较大,而设计合理的微项目是一项有效的教学方法。文章以优选实践项目为基点,学案导学为抓手,精心设计活动为落脚点,整合通用技术相关知识,从而落实三维目标。

关键词： 真延迟   高面积效率   SiGe   BiCMOS   宽带相控阵天线系  

摘要： 随着现代雷达技术的持续发展，宽带相控阵雷达因其高分辨率、多任务处理能力以及能适应复杂电磁环境的特性，在遥感与环境检测、5G基站通信等领域得到了广泛应用。然而，传统的相控阵雷达主要依赖移相器来控制波束指向，这种方法在宽带应用中会导致波束偏斜使雷达探测精度降低。为此，本文提出了一种基于人工传输线（Artificial Transmission Line, ATL）延迟单元的高面积效率真延迟（True Time Delay, TTD）电路。该电路芯片采用0.13μm SiGe BiCMOS工艺，TTD电路的工作频率覆盖S波段到Ku波段，通过6位数字信号控制延时，具有最小6 ps的延迟分辨率和378 ps的最大延迟。TTD电路设计中采用了T型和π型衰减器结构的延时参考路径，与延时单元的增益曲线进行良好匹配。通过在芯片中集成无源开关和分散级联增益均衡器，实现更高的延迟精度和增益平坦度。通过HFSS（高频结构模拟器）对ATL延时单元中的电感间距优化，显著减少了电感占用的面积。最终，所设计的芯片尺寸仅为3 mm×0.9 mm，每单位面积具有141.6 ps的延迟时间。测量结果显示：TTD电路全状态均方根延时误差小于5.9 ps，芯片在2.5 V电压供电下的工作频率范围内表现出-5.5～-1 dB的增益性能，为高性能相控阵雷达的发展提供了有力支撑。