摘要：为了解决研究碳基扬声器性能的物理模型复杂、计算量大、忽略一些影响因素导致理论结果不够准确的问题,研究了碳基扬声器的深度学习模型。介绍了碳基扬声器发声原理,并将碳基薄膜与其衬底的密度、热导率、比热容,以及热声效应过程中的输入交流电压有效值、输入交流电频率和测量距离作为输入特征,碳基扬声器的声压级作为输出特征,建立了XGBoost模型和基于dropout的反向传播(BP)神经网络模型。对这两个模型进行优化,发现当XGBoost模型的单个基学习器的深度为3、基学习器数量为523时,模型精度达到最高;当BP神经网络模型隐藏层数量为2、神经元数量为10时,模型精度达到最高。使用还原氧化石墨烯(rGO)、多壁碳纳米管(MWCNT)、激光划刻石墨烯(LSG)薄膜制备碳基扬声器,从表面微结构上观察到rGO薄膜的晶体质量最好;设计实验对三种碳基扬声器进行声压级测试,发现rGO薄膜制备的扬声器的声压级也最大。最后,将测试得到的数据划分出预测集,代入两种深度学习模型中分别进行求解,并将结果与解析热声模型结果进行对比,发现XGBoost模型在预测LSG薄膜扬声器输出声压级时,预测值和测量值的相对误差不超过2%,其预测精度和稳定性比BP神经网络模型和解析热声模型都要好,展现出更加优异的准确性和适应性。该研究为预测多类特征传感器的非线性输出结果提供了一种高精度、高适应性的方案。

摘要：基于110 nm CMOS工艺设计了一种应用于HDMI接收端电路的宽频带低抖动锁相环。采用一种改进型双环结构电荷泵,在25~250 MHz的宽输入频率范围内实现了快速锁定。通过高相噪性能的伪差分环形振荡器产生了调谐范围为125 MHz~1.25 GHz的时钟信号。仿真实验结果表明,该锁相环的锁定时间小于1.2μs,在振荡器工作频率为0.8 GHz时,其相位噪声为-100.0 dBc/Hz@1 MHz,输出时钟峰峰值抖动为4.49 ps。

摘要：晶体振荡器作为时钟电路的重要组成部分,是时钟电路中功耗最大的模块,针对传统晶体振荡器功耗过大的问题,根据晶体振荡器起振和停振情况下输出电压信号平均值的特性,提出了一种能够获得振荡器维持振荡状态所需的最小电流的方法,大大降低了晶体振荡器电路的功耗。基于28 nm CMOS工艺设计了一种皮尔斯振荡电路。仿真实验结果表明,在1.8 V电源电压下,电路能够在200 ms内快速起振,振荡频率为32.768 kHz,输出时钟信号稳定后振荡器的工作电流仅为270 nA。

摘要：设计了一种具有宽动态范围的在线式MEMS微波功率检测系统,建立了MEMS悬臂梁的等效模型,对MEMS悬臂梁结构进行了过载功率的理论研究,得到过载功率与梁尺寸的关系。并基于此关系设计了不同尺寸的MEMS梁,以提高系统的功率检测上限,从而提高在线式微波功率检测系统的动态范围。根据系统的结构参数,得到系统理论动态范围为0~8.41 W。建立了微波功率检测系统的仿真模型,s参数仿真结果表明,在8~12 GHz下,系统的回波损耗为-37.61 dB至-46.15 dB,插入损耗为-0.28 dB至-0.16 dB。系统在具有较宽动态范围的同时兼具良好的微波特性。该研究对基于MEMS梁的微波功率检测系统设计具有一定的参考价值。

摘要：为了提高热电式微波功率传感器的传热效率,改善传感器的性能,对热电式微波功率传感器的衬底结构进行了优化设计,得到了最优的衬底结构尺寸。首先研究衬底厚度对热电式微波功率传感器的影响,然后根据得到的最优衬底厚度,研究基底膜位置及尺寸对热电式微波功率传感器性能的影响,最后对所得最优衬底结构传感器的微波特性以及电磁场分布进行研究。结果表明,当传感器衬底的结构尺寸最优时,传感器的最高温度达到352.76 K,S参数小于-20.62 dB。该结构不仅减少了热量在衬底的堆积,提高了负载电阻到热电堆的热传输效率,而且具有良好的微波特性。

摘要：基于GaN工艺设计了一款饱和输出功率为44 dBm、功率回退为9 dB的非对称Doherty功率放大器。为了提高增益,在Doherty功率放大器前方增加驱动级。通过对主放大器的输出匹配电路进行阻抗匹配优化设计,去掉λ/4阻抗变换线;辅助功放输出阻抗采用RC网络等效代替,控制输出匹配电路相位为0°,确保关断时为高阻状态;合路点的最佳阻抗直接选取50Ω,从而去掉λ/4阻抗变换线。芯片仿真结果表明,在3.3~3.6 GHz时,Doherty功率放大器的饱和输出功率达到44 dBm以上,功率增益达到25 dB以上,功率附加效率(PAE)达到50%以上;功率回退为9 dB时,PAE达到34.7%以上。Doherty功率放大器的版图尺寸为3.4 mm*3.3 mm,驱动级功率放大器的版图尺寸为1.5 mm*1.7 mm。

摘要：传统矩形悬臂梁上的应力呈非均匀分布,在梁固定端存在一个应力集中区,且沿轴向方向衰减,从而影响压电层的极化效果。同时,矩形悬臂梁结构能量收集器的谐振频率较高。为解决这一问题,文章提出了一种“倒”梯形结构的能量收集器结构。该梯形结构可以有效扩展极化区域,从而捕获到更低频的振动能量。实验发现,在1g振动加速度下,该能量收集器在124 Hz下输出电压为404 mV,输出功率达到41.3μW。

摘要：为了保证在低成本、易制备的前提下提高激光诱导石墨烯压力传感器的性能,设计了一种石墨烯压力传感器的放大结构。表征了激光诱导石墨烯压力传感器的表面结构,分析了表面多孔泡沫结构对压阻效应的影响,采用COMSOL软件对传感器放大结构的受力情况进行仿真分析,得到在外界压力下石墨烯层的受力情况。选用3D打印方法制备树脂材料放大结构基底,在低成本的同时兼顾了轻质、高精度、高机械强度等性能。测试结果表明,压强在5~20 kPa范围内时,该放大结构的灵敏度较无放大结构提高了约43%。

摘要：针对传统混沌保密通信中安全性低、耦合机制复杂、接收端须配备特定动力学系统等问题,提出了一种基于机器学习——储备池计算(Reservoir Computing)的混沌保密通信设计,并通过数值与实验方法验证了机制的创新性与可行性。在数值方面,以图像和语音传输为例,采用具有更高安全性的时滞Lorenz系统和Mackey⁃Glass模型进行加密,在加密系统信息完全未知的前提下,接收端经训练后,可实现与发送端混沌完全同步并进行信息解密。在实验方面,基于可编程逻辑芯片(FPGA)对机制进行了硬件设计与实现,并以实时视频传输为例,验证了该保密通信设计的实际应用价值。还引入了针对不同加密系统的校准方法,以进行长时间稳定混沌同步和通信。此外,通过噪声研究,证明了该通信机制的鲁棒性。理论与实验结果对推动新型保密通信与机器学习交叉研究有一定的参考价值。

摘要：提出了一种改进型电荷泵,通过三管开关结构减小了时钟馈通效应,同时将电流舵结构与全差分电荷泵结构相结合,在提升开关速度的同时,抑制了电流失配、电荷共享和电荷注入等非理想效应。仿真实验结果表明,在电荷泵的充放电电流为10μA时,时钟馈通所引起的尖峰电流最大值仅为11.26μA,所产生的压控振荡器控制电压纹波降至50%。将其应用于锁相环系统,锁相环输出时钟抖动从118 ps降低到36 ps。