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关键词： 混沌   超导量子比特   LC谐振电路  

摘要： 量子混沌是一种结合了量子力学和非线性动力学特征的复杂非线性物理学现象,其研究促进了量子力学基础理论和量子技术应用的发展。量子混沌在量子信息、量子计算和量子调控等领域拥有一定的应用价值。通过研究了量子系统中混沌的生成机制,发现不可预测的混沌信号可以通过调节系统参数加以控制,进而使得可控的量子混沌系统在提高信息传输的安全性和保密性方面发挥重要作用。 本文通过电容耦合的方式研究了LC谐振电路和超导量子比特系统中混沌的产生。根据物理模型推导出了系统的哈密顿量,并使用MATLAB对哈密顿量的微分方程进行数值求解,进而模拟了系统中量子混沌的形成过程。超导量子比特和LC谐振电路通过电容耦合后,系统之间的相互作用增强了非线性效应,导致倍周期分岔和混沌动力学行为的出现。在外加驱动场的作用下,LC谐振电路与超导量子比特的耦合系统会产生多种动态模式,合适的参数值会增强耦合系统的混沌行为。因为超导量子比特的量子性质与LC谐振电路的经典性质具有相似性,所以它们的耦合关系可以有效地增强非线性动力学现象。通过调控电荷能、约瑟夫森结能、LC谐振电路与超导量子比特之间的耦合强度以及外部驱动场能量研究了耦合系统整体动力学行为的变化。调整这些参数,我们成功模拟了耦合系统在不同的参数设置下会产生复杂的混沌现象,也证明了耦合强度、驱动场能等参数对混沌行为的影响,为理解和调控量子混沌提供了一种新的方法。 文章的第一部分先介绍了混沌的起源、发展历程及其特征。通过追溯“混沌”一词的来源,可以更深刻地理解它的哲学涵义——表面上的混乱与无序,实则可能是另一种形式上的有序。数学描述精准地罗列出了混沌的特征:对初始条件极端敏感,非线性、分形结构、周期性和非周期性的交替,分数维度、吸引子等。根据这些特征利用李雅普诺夫指数、庞加莱截面、连续功率谱来判定混沌。第二部分介绍了量子光学基础、LC谐振电路和超导量子比特的相关基础理论知识。这些知识为研究方案提供了理论依据。第三部分为核心研究部分,我们研究了超导量子比特与LC谐振电路耦合系统中的混沌产生,通过调节耦合强度、外部驱动场、电荷能量和约瑟夫森结能等参数来改变耦合系统的动力学行为,最终实现了可控的混沌产生。研究结果表明,在适当的系统参数下,超导量子比特和LC谐振电路是可以同步产生混沌的。耦合系数是改变系统混沌产生最有效的参数,其值越大系统的非线性作用越强。虽然较大的耦合系数可以增强系统的混沌行为,但它也导致了系统的不稳定性,因此耦合系数的选定非常关键。超导量子比特可以快速响应电荷能和驱动场参数的变化,能持续产生较强的混沌行为。而LC谐振电路的量子混沌则对约瑟夫森结参数较敏感。文章的最后为总结部分。

关键词： 无线通信系统   锁相环   低功耗   压控振荡器   数字时间转换器  

摘要： 锁相环作为现代电子系统中提供本振信号的关键模块,在无线通信、雷达和数字电视等领域都有着广泛的应用。在当今信息技术爆炸式发展的浪潮中,电子系统的性能需求正以前所未有的速度迭代升级。从智能手机到卫星通信,从自动驾驶到物联网(The Internet of Things,Io T),高精度时钟信号已成为支撑复杂系统运行的核心。作为时钟生成与频率合成的核心模块,锁相环(Phase-Locked Loop,PLL)的性能直接影响着整个电子系统的稳定性、能效与可靠性。本文针对如何实现低功耗低相噪锁相环电路做了以下研究: 首先对锁相环的历史发展以及国内外研究现状进行叙述,之后阐述了锁相环电路的基础理论,包括环路分析,以及对锁相环中不同噪声源对于输出的相位噪声贡献做出了分析,同时详细分析了锁相环电路的性能指标,简要介绍了小数电荷泵锁相环的各个模块和设计要点。 针对5.8GHz锁相环应用,对压控振荡器的相位噪声模型进行分析,并设计了5.8GHz小数电荷泵锁相环,其中压控振荡器使用变压器反馈振荡器结构,实现了在低电源电压下的锁相环,降低了锁相环整体功耗。 针对小数锁相环中量化噪声的问题,分析了量化噪声对于输出的贡献,阐述了几种降低量化噪声水平的方法,并设计使用数字时间转换器(Digital To time Converter,DTC)对小数锁相环的量化噪声进行补偿,以较低的功耗为代价的情况下降低了量化噪声,从而降低了锁相环输出的相位噪声。

摘要： 《集成电路与嵌入式系统》是由北京航空航天大学主办的综合性学术期刊,聚焦集成电路领域的关键问题,致力于为行业内的专家学者提供交流和分享的平台,为高层次人才自主培养提供重要支撑,促进产学研的深度融合,共同推动我国集成电路产业的稳步发展。征稿范围《集成电路与嵌入式系统》主要刊载与集成电路和嵌入式系统相关的综述和学术论文,具体涵盖电路与系统理论及技术、大规模集成电路设计与制造、嵌入式与系统优化、混沌与非线性电路、传感器与物联网、信号与信息处理系统等方面。

关键词： 集成电路   失效分析   纳米探针仪   高阻   PI-V   EBIRCH  

摘要： 阐述纳米探针在集成电路先进制程阻抗性失效分析中的应用。针对晶体管栅极高阻、金属互联层通孔（Via）高阻以及栅极与源漏端漏电造成的失效，借助纳米探针不同的测试分析手段，实现精确定位，并结合物性分析手段，明确失效原因。

摘要： 《集成电路与嵌入式系统》是由北京航空航天大学主办的综合性学术期刊,聚焦集成电路领域的关键问题,致力于为行业内的专家学者提供交流和分享的平台,为高层次人才自主培养提供重要支撑,促进产学研的深度融合,共同推动我国集成电路产业的稳步发展。征稿范围《集成电路与嵌入式系统》主要刊载与集成电路和嵌入式系统相关的综述和学术论文,具体涵盖电路与系统理论及技术、大规模集成电路设计与制造、嵌入式与系统优化、混沌与非线性电路、传感器与物联网、信号与信息处理系统等方面。

关键词： 过孔模型   寄生参数   传输线理论   插损  

摘要： 阐述PCB信号过孔的等效电路模型建立与仿真的方法。通过公式计算出PCB信号过孔的寄生电容和寄生电感参数。根据传输线理论，提出PCB信号过孔的集总参数和分布参数的两种等效电路模型。用ADS软件搭建对应的等效电路模型并进行电路的S参数仿真，最后和HFSS软件仿真过孔的S参数进行对比，得到插损的大小，从而确定等效电路模型的合理性。

关键词： 液氢   气化器   印刷电路板式换热器   传热设计   数值模拟  

摘要： 面向全球碳中和战略与能源结构深度变革,液氢作为一种重要的清洁能源,其在重载车辆上的使用是交通领域碳减排的重要突破口。车载液氢气化器在重载车辆上通过高效换热,可以有效地将液氢气化供给氢燃料电池使用,因此它是氢能车辆正常运行的关键设备。印刷电路板式换热器(Printed Circuit Heat Exchanger,PCHE)作为新型换热设备,能够很好地满足车载液氢气化器高效、紧凑和可靠性的要求,成为车载液氢气化器的重要研究方向之一。但是,由于相变换热的固有复杂性,目前针对车载液氢气化用印刷电路板式换热器设计仍存在多相耦合换热模型不完善、流道结构特征参数对传热性能和能量耗散的关联机制尚不明确、传统流动与传热关联式对相变工况下换热参数预测不准确等问题。针对上述问题,本文开展以下研究工作: (1)针对多相耦合换热模型不完善问题,开展PCHE的多模型融合数值模拟研究。基于ANSYS Fluent平台,利用SST k-ω湍流模型分别对六种典型流道内的动能输运与耗散特性进行分析,并结合VOF模型对气液两相体积变化进行捕捉。通过丙烷冷凝实验以及R134a相变过程流型图对所建立的数值模型进行可靠性分析。结果表明,模拟值与实验值的平均相对误差为6.64%,且模拟流型图与实验流型图一致,验证了所建立数值模型的可靠性和准确性。 (2)针对流道结构特征参数对其传热性能和能量耗散的关联机制尚不明确的问题,探究了PCHE结构参数对液氢气化流动换热的影响机制。对半圆截面S型通道的振幅与波长两项几何参数进行综合分析,并引入性能评价准则数(PEC)对各方案的传热与压降性能进行量化评估,以优化PCHE的换热效率。仿真结果表明,随着通道振幅增大,传热效率提升,努塞尔数至多提升55.32%;而随着波长延长,流体整体扰动强度下降,热传递能力减弱。 (3)针对传统流动与传热关联式对相变工况下换热参数预测不准确的问题,提出了基于多物性参数曲线变化趋势的传热区划分方法。通过构建半圆形截面S型PCHE多工况仿真数据库,并利用非线性拟合方法对不同传热区的流动与传热关联式进行拟合。结果表明,基于分传热区拟合的流动与传热关联式在相变工况下预测值的最大平均相对误差为7.57%,具有较高的预测精度。