基于Hammerstein模型的模拟电路结构级行为模型建模方法研究

 本文提出了一种适用于较大规模模拟电路行为级的建模方法.首先,将任何一个模拟电路等效为由电源(Source)、放大器(Amplifier,也可以看作为一个有增益的滤波器)、开关(Switch)、阻抗(Impedance)、等基本单元组成的网络.本文把这种网络称为模拟电路的SASI结构.其次,根据此种划分下的网络结构和Hammerstein模型结构的等价性,基于Hammerstein模型对模拟电路的宏模块进行建模.最后,采用硬件描述语言(Verilog-A,VHDL-AMS等)来描述这种SASI结构,从而完成整个模拟电路的行为级建模.采用该方法建立的模拟电路行为模型是一个参数化非线性动态模型,有利于模拟电路系统级整体设计.以采用"Top-Down"法设计红外遥控接收器、建立其行为模型为例,结果表明了该建模方法的有效性.     

基于广义改进型Hammerstein模型的宽带射频功率放大器建模

为了提高AH模型的建模精度,该文在AH模型的带记忆弱非线性模块中引入滞后包络项和超前包络项,用于仿真功率放大器的滞后包络效应和超前包络效应,从而构建出广义改进型Hammerstein模型(GAH)。通过实验比较了GAH模型和AH、记忆多项式、分数阶记忆多项式以及广义记忆多项式模型的建模精度和模型复杂度。实验结果显示GAH模型能在很低的计算复杂度下很好地表征功率放大器的记忆效应。     

发散线栅电磁脉冲模拟器的仿真及试验

为获得发散线栅电磁脉冲模拟器在工作区间内瞬态电场的分布规律,采用传输线矩阵法对模拟器工作区间的瞬态电场进行了仿真分析,并采用高压电场传感器实际测量了模拟器工作区间内的瞬态电场强度。通过仿真分析得到工作区间的瞬态电磁场的分布规律：电磁脉冲电场强度由工作区间中心向两侧逐渐减小;随着高度的增加,电磁脉冲电场强度逐渐增大,从脉冲源到负载方向电磁脉冲逐渐减小。仿真和测试结果的比较表明,工作区间内的瞬态电场的均匀性、上升时间及持续时间满足GJB151A-97标准的使用要求。     

基于时频分析的电磁脉冲耦合效应研究*

为了解高功率电磁脉冲对电子系统的干扰与毁伤影响,利用基于Wigner鄄Ville 分布的时频分析方法对耦合进电子系统内部的电磁信号进行了特征分析。与单独的时域分析和频域分析相比,时频分析不仅能够得到信号的时域特征和频域特征,还能同时得到信号各频率分量随时间的变化情况。利用瞬态极化时频分析,进一步得到信号极化状态在时频域的分布。仿真结果表明,时频分析得到的结果更全面详细,可以根据时频分析得到的信号特征更加准确地指导电子系统的高功率电磁脉冲防护加固。     

电磁脉冲对太阳电池的损伤效应研究

针对电磁脉冲对太阳电池造成的损伤效应,通过器件-电路联合仿真的方法,在建立硅太阳电池单元器件模型的基础上,分析研究了在阶跃脉冲电压的注入下,太阳电池性能的退化情况.结果表明:在电压幅值一定时,上升时间存在一临界值,当上升时间大于这一临界值时,太阳电池的性能退化是可恢复的,小于这一临界值时,太阳电池短路电流和开路电压将迅速衰减,填充因子也随之减小,电池部分失效甚至全部毁坏.在上升时间一定时,不同幅值的电压都会使得电池的短路电流和开路电压下降,但相对于开路电压,短路电流的下降并不显著,当电压幅值大于某一值时,开路电压下降趋于加快,随着电压幅值的不断增加,太阳电池将被击穿,从而完全失效.     

具有Hammerstein模型特征的非线性远程预报辨识

为提高内河船舶远程通信预警功能的精度和可靠性,提出了具有非线性预测控制模型特征的远程复杂目标预报辨识算法。通过将远程复杂目标的辨识分解为一个静态非线性环节和动态线性环节的串联,利用稳态信息获取稳态模型的一致性估计,并通过动态模型获得非线性静态环节的增益,再利用奇异值分解法和动态信息辨识获取非线性系统未知参数的估计。仿真结果验证了该方法的有效性。     

一种用于电磁脉冲效应实验的计算机系统

设计了一种专门用来进行电磁脉冲效应实验的计算机系统。介绍了该系统的结构及工作原理。提出了故障重现的概念,分析了故障重现的实现方法。将该计算机系统用于电磁脉冲效应实验,观察到了多种故障现象,测出了故障阈值。实践表明,该系统是计算机电磁脉冲效应实验的有力工具。     

基于改进型Elman网络的TVS电磁脉冲效应仿真

针对传输线脉冲(Transmission Line Pulse,TLP)测试方法实施过程工作量较大、实验结果与实测数据吻合较差的问题,提出一种基于改进型Elman神经网络的电磁脉冲(Electromagnetic Pulse,EMP)响应建模方法。在TLP方法基础上增设机器模型静电放电和人体金属模型静电放电2类电磁脉冲,利用隐含层神经元数目为10的改进型Elman神经网络对NUP2105L型瞬态抑制二极管(Transient Voltage Suppressor,TVS)的实验数据进行建模,并预测不同脉冲条件下TVS的响应。仿真结果表明,该方法建模精度高、泛化能力强,能够定量判断TVS性能,满足电路快速选件需要。     

基于正向建模的目标超宽带电磁脉冲雷达回波仿真

为了快速获取超宽带（ultra-wideband,UWB）电磁脉冲激励下雷达目标的时域电磁响应,提出了一种基于散射中心正向建模的目标时域回波仿真方法.从目标几何模型出发,利用空间射线分集技术对强散射源进行分离,通过模型参数正向确定方法构建出目标的属性散射中心模型,用以表征目标高频电磁散射特性,并在UWB电磁脉冲激励下进行仿真运算,获得目标时域回波信号.以典型目标SLICY为例,基于正向建模的散射中心模型,快速获取不同UWB电磁脉冲激励下的雷达回波信号,与高频仿真方法得到的一维距离像（high resolution radar profile,HRRP）进行对比分析,吻合良好.由此验证了本文提出的回波仿真方法的有效性,为不同辐射源激励下目标的快速电磁响应研究提供了一种新思路.     

电磁脉冲与微带线耦合效应的数值模拟

为了提高电子系统抗强电磁脉冲毁伤能力,采用时域有限差分法与SPICE相结合的混合场路方法,研究了电磁脉冲和微带线的耦合机理.研究表明:由于场结构的复杂性,微带线与电磁脉冲耦合随频率不同表现出不同的耦合方式,一是微带线导体带表面波耦合,极化方向为导体带长边方向;二是微带线导体带与接地板间所形成的缝隙耦合,极化方向为垂直微带线的长边方向.两种耦合方式下传递函数的影响因素截然不同.所得结论对提高电子系统抗强电磁脉冲打击能力具有重要意义.     

电子系统电磁脉冲易损性评估的分层贝叶斯网络模型

针对电子系统电磁脉冲易损性评估问题,提出了基于分层贝叶斯网络的电子系统电磁脉冲易损性评估模型建模方法.分析了电子系统分层结构特征及其电磁脉冲效应的特点,应用电磁拓扑理论中的相互作用顺序图分析系统电磁耦合途径,确定系统内底层屏蔽区域节点,研究了相互作用顺序图与系统分层贝叶斯网络的拓扑关联关系,在系统分层贝叶斯网络模型中增加底层屏蔽区域节点层,从而建立系统易损性评估模型,并给出了相应的建模步骤.最后以某电子机械传动系统电磁脉冲易损性评估问题为例说明了建模和计算过程.     

工艺参数对低压TVS器件耐压的影响

目前低压瞬间电压抑制(TVS)二极管工艺参数的研究还不够深入.从深p型(DP)基区杂质浓度、杂质注入能量及基区尺寸控制三个方面探究了工艺条件对低击穿电压的影响.当DP注入剂量小于6.0×1014cm-2时,pn结以雪崩击穿为主,耐压大于6V.DP注入能量在50 keY以下与高浓度n+区复合形成的pn结雪崩击穿耐压大于6V;当控制基区尺寸使n+集电区与DP基区的间距大于1.2 μm时击穿电压保持为7V,但是随着n+与DP基区的间距增加,电流导通路径受到挤压变窄,在相同的反向测试电流下,器件耐压略有提升.通过对单向TVS工艺仿真优化,选择了关键工艺参数,并进行了工程实验,制备了兼具低电容和高抗ESD能力的TVS器件,保证了对主器件实施可靠的保护.     

瞬变电压抑制器失效模式和失效机理研究

由于目前对TVS自身可靠性的研究较少,提出了对TVS产品的可靠性研究.这项研究得到国内TVS生产厂家的支持,对该厂6个型号TVS筛选进行了跟踪.根据筛选失效数据,对温度循环、箝位冲击、高温反偏和功率老炼等TVS失效比例较大的筛选项目的失效品,经过电参数测试、解剖、显微观察,确定失效模式、分析失效机理.结果表明,TVS主要失效模式有短路、开路、反向漏电流大和异常击穿,且高击穿电压TVS更易发生失效.     

DWDM系统中基于高斯噪声模型的调制格式识别研究

采用高斯噪声(GN)模型,研究了密集波分复用(DWD M)系统中不同调制格式的识别性能。调制格式共有23种, 除包含MASK、MPSK和MQAM等规则调制格式外,也包含二维最优星座图、高阶APSK星座图等经 过性 能优化的调制格式。针对MASK、MQAM和MAPSK调制识别的部分特征参数随信噪比(SNR)变化的问题,提出 了基于训练序列的阈值优化方法,使其低SNR下的识别率提高至93%以上。研究了DWDM系统的色散(CD)、 非线性及传输距离对识别率的影响,仿真分析了不同调制格式的识别性能。仿真结果表明, MAPSK是最 优的调制类型,识别率高于99%;二维最优星座图是次优的调制类型 ,其识别率高于93%。     

基于雨衰雪衰影响的空间信道统计模型

针对某些特殊的移动通信环境中信号的到达角度( TOA)、到达时间( AOA)等信道参数估计的复杂性,提出一种基于散射体均匀分布室外统计信道模型。该模型将树木中的树冠层作为散射体呈均匀分布在移动台与基站周围的椭圆形区域内,通过树冠层在雨雪环境中的相对介电常数来分析降雨降雪量对信号传输带来的影响,可以方便地估计出此室外微小区的空时信道参数,如AOA概率密度分布函数、TOA概率密度分布函数以及到达角度/到达时间( AOA/TOA )联合概率密度分布函数。仿真结果表明,信号的到达时间TOA以及到达角度AOA随着降雨降雪量的增大而增大,尤其当降雪量增大使得树冠层相对介电常数达到4.5时,信号的传输将被阻塞。该模型的信道参数估计结果符合理论与经验,扩展了移动无线通信信道模型的研究与应用。     

基于视觉感知和MARMA-MRF模型的SAR图像分割

模拟人类视觉感知机制,提出了一种基于多尺度 自回归滑动平均(MARMA,multiscale auto-regressive and moving average model)模型 和Markov随机场(MRF,markov random field)的合成孔径雷达(SAR)图像分割新方法。首先 ,分析人类视觉感知系统的工作机制 和特点,利用SAR的成像机理,构建了SAR图像的金字塔结构和MARMA模型, 以此模拟视觉过程中的空间尺度和朝向感知机制;然后,通过不同尺度上的MRF模型和改 进的模拟退火(SA)算法实现更有效的多尺度分割策略。实验结果表明,本文提出的方法在SA R图像分割任务中有非常良好的表现。     

基于等维新息的GM(2,1)递推预测模型

针对GM(2,1)白化方程的解影响其预测精度的问题,提出了一种新的预测模型——等维新息GM(2,1)递推预测模型.该模型通过其灰色微分方程推导出GM(2,1)递推预测模型的表达式,避免了对二阶白化方程进行求解,同时解决了差分方程与微分方程之间因转换而产生误差的问题,并结合等维新息的思想更新GM(2,1)递推预测模型的参数.最后通过实例验证了所提等维新息GM(2,1)递推预测模型的有效性和实用性.     

基于NSST域混合滤波与改进边缘检测PCNN的医学图像融合

针对传统医学图像融合中存在细节模糊、能量保存不完整、运行时间长等问题,提出一种基于非下采样剪切波(non-subsampled shearlet transform, NSST)域混合滤波与改进边缘检测脉冲耦合神经网络(pulse coupled neural network, PCNN)的医学图像融合方法。首先,利用YUV模型进行颜色空间转换分离出亮度通道Y,接着利用混合滤波分别对源核磁共振(magnetic resonance imaging, MRI)图像和亮度通道的灰度图像进行不同程度的增强。其次,采用NSST对增强后的MRI和亮度通道的灰度图像进行分解,得到高低频子带。低频子带使用修正的拉普拉斯能量和(weighted sum of eight-neighborhood-based modified Laplacian,WSEML)与局部区域能量加权和(weight local energy,WLE)的融合策略,高频子带采用改进边缘检测PCNN的融合策略。最后,经NSST逆变换得到融合图像。通过与其他6种融合方法对比,本文方法可以有效提高图像融合过程中的细节提取和能量保存,且...     

基于多模速率方程电路建模的太赫兹量子级联激光器稳态性能及输出光谱特性分析

通过改进的三能级多模态速率方程,运用电路建模 方法,建立了太赫兹(THz)量子级联激光器(QCL)的一种等效电路模型。由于基于多模 态效应进行建模,所建模型能够有效表 征多模态效应对THz QCL光电性能的影响。模型中,涉及的非辐射散射时间、自激发射弛豫 时间以及电子逃 逸时间均根据器件有源层结构参数通过自洽数值求解获得。采用所建模型,可运用通用电路 仿真工具实现对 THz QCL光电特性的模拟分析,克服了数值分析方法计算复杂、模拟时间长的缺点。运用电 路仿 真工具PSPICE对2.47THz QCL的稳态特性和输出光谱特性进行了模拟 分析,并讨论了温度变化对器 件阈值电流、输出光功率以及输出频谱的影响,分析结果与已报道的理论和实验结果一致 ,验证了本文方法的适用性和准确性。