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基于超表面和MEMS的结构光投影芯片研究

中国激光 2024年第6期51卷 254-266页

作者：翟雷应赵礼宇王义杰南敬昌辽宁工程技术大学电子与信息工程学院辽宁葫芦岛125105 辽宁省无线射频大数据智能应用重点实验室辽宁葫芦岛125105

结构光三维成像中广泛使用的数字光处理(DLP)投影仪存在结构复杂、设备体积大及投影非线性等问题,制约了结构光三维成像在高探测精度、小探测场景领域的应用。提出了一种集成超表面阵列和微机电系统(MEMS)二维扫描平台的结构光投影芯片... 详细信息

结构光三维成像中广泛使用的数字光处理(DLP)投影仪存在结构复杂、设备体积大及投影非线性等问题,制约了结构光三维成像在高探测精度、小探测场景领域的应用。提出了一种集成超表面阵列和微机电系统(MEMS)二维扫描平台的结构光投影芯片设计。设计了基于几何相位原理的超表面阵列,用于生成格雷码和相移法混合编码结构光条纹。通过二维扫描平台突破单一静态超表面的限制,实现了基于时间编码的结构光条纹投影。结果表明:所设计的超表面结构对入射光具有良好的线性相位调制能力,光源转换效率为88.61%;生成的相移条纹符合正弦分布特性,很好地解决了DLP投影非线性问题;产生的条纹宽度均匀,最小宽度为2 mm,探测精度可达亚毫米级。有限元分析结果表明:所设计的二维平台的最小模态频率为511.91 Hz,抗干扰能力强,响应时间为2.4 ms,帧率为333 Hz,投影速率高。芯片尺寸为3 mm×3 mm。最后设计了芯片的集成制造工艺流程,为高探测精度、高投影速率微型化投影设备的制造提供了理论模型和系统解决方案。

关键词：表面光学结构光三维成像超表面微机电系统

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滤波器型偏置的可重构超宽带功率放大器

微波学报 2024年

作者：高明明程龙南敬昌邱思潼辽宁工程技术大学电子与信息工程学院

适应5G智能无线通信系统的飞速发展，提出了一种基于滤波器型偏置的可重构超宽带功率放大器。本文基于滤波器偏置原理，可重构理论和宽带输入输出匹配理论设计了一款可以工作在连续频段内的滤波器型偏置的双频段可重构功率放大器。功率... 详细信息

适应5G智能无线通信系统的飞速发展，提出了一种基于滤波器型偏置的可重构超宽带功率放大器。本文基于滤波器偏置原理，可重构理论和宽带输入输出匹配理论设计了一款可以工作在连续频段内的滤波器型偏置的双频段可重构功率放大器。功率放大器工作在0.7～2.2GHz和2.1～3.6GHz两个频段范围内，输入和输出分别通过基于PIN开关的单刀单掷开关和单刀双掷开关来实现切换功放工作频段。通过实测，该功放在0.7～2.2GHz和2.1～3.6GHz范围内，增益分别为11.9～13.6dB和10.7～12.4dB；功率附加效率分别为63.8%～72.7%和60.3%～68.8%；饱和输出功率均约为41dBm。本设计很好的兼顾了功放的带宽、增益、PAE和输出功率，更好的适应5G智能无线通信系统的发展。

关键词：功率放大器可重构双频段超宽带 PIN开关

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基于MEMS技术的超表面三维显示研究

激光与光电子学进展 2024年第10期61卷 184-189页

作者：翟雷应王义杰赵礼宇南敬昌辽宁工程技术大学电子与信息工程学院辽宁省无线射频大数据智能应用重点实验室

三维物体的空间结构复杂，光波场很难用具体的函数准确描述，三维显示非常困难。提出一种硅基微机电系统（MEMS）二维扫描平台与超表面元件集成的三维显示技术，利用视觉暂留特性，建立快速三维显示扫描片上结构，理论上实现了物像信息... 详细信息

三维物体的空间结构复杂，光波场很难用具体的函数准确描述，三维显示非常困难。提出一种硅基微机电系统（MEMS）二维扫描平台与超表面元件集成的三维显示技术，利用视觉暂留特性，建立快速三维显示扫描片上结构，理论上实现了物像信息的三维图像的重构。利用层析法实现物体的三维显示，采用Gerchberg-Saxton(GS)算法获得单层二维图像单元相位值，建立基于几何相位原理的二维超表面结构，获得了二维全息平面像。依据空间、时间序列构建了由离散的多层超表面二维全息像形成的物体三维显示。结果表明：所获得的二维全息像峰值信噪比大于20 dB；所设计的片上二维扫描平台在0.1 s内能够完成9幅二维全息像的叠加，三维显示的帧率达11 frame/s。研究成果为快速调制的三维显示提供了微型化的系统级解决方案和理论模型。

关键词：超表面微机电系统全息成像三维显示

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可重构通道选择型功率放大器设计

电波科学学报 2024年第3期39卷 561-569页

作者：南敬昌王绮梦李政潘俊汝辽宁工程技术大学电子与信息工程学院葫芦岛125105

为满足现代无线通信系统小型化、集成化、低成本和高性能的需求,提出了一种新型的可重构功率放大器结构。该结构设计的输入匹配网络,能够实现1~3 GHz频段内的良好匹配;输出匹配网络将可重构技术和滤波匹配技术相结合,通过分布式PIN开关... 详细信息

为满足现代无线通信系统小型化、集成化、低成本和高性能的需求,提出了一种新型的可重构功率放大器结构。该结构设计的输入匹配网络,能够实现1~3 GHz频段内的良好匹配;输出匹配网络将可重构技术和滤波匹配技术相结合,通过分布式PIN开关连接不同的滤波匹配电路,实现信号在多通道内高效的放大特性和工作频带的高选择性输出。采用CGH40010F GaN晶体管设计并加工了一款工作在1.5、1.8、2.4、2.6 GHz的功率放大器,其带宽约为200 MHz,通带外信号衰减可达-30 dB。通过测试,该功率放大器的饱和输出功率为40 dBm,增益维持在10 dB左右,最大功率附加效率(power added efficiency, PAE)可达到63%,实测结果与仿真结果具有较好的一致性。本文结构降低了电路复杂度和设计难度,具有高效率、高选择性等优势,为设计宽频带多功能可重构功率放大器提供了一种可行的方案。

关键词：功率放大器可重构微带滤波信号选择 PIN开关

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基于改进GA-BP算法的RFID天线参数优化方法

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微波学报 2024年第3期40卷 22-28,45页

作者：杨文冬杨建一孙浩强南敬昌辽宁工程技术大学电子与信息工程学院葫芦岛125105

为了提高算法对天线参数的预测精度,提出了一种基于Adagrad优化器的改进遗传算法-反向传播(GA-BP)算法。通过在迭代过程中引入Adagrad优化器与阈值策略,对发生退化的种群最优个体的位置信息进行重新引导,解决了GA-BP算法局部寻优能力不... 详细信息

为了提高算法对天线参数的预测精度,提出了一种基于Adagrad优化器的改进遗传算法-反向传播(GA-BP)算法。通过在迭代过程中引入Adagrad优化器与阈值策略,对发生退化的种群最优个体的位置信息进行重新引导,解决了GA-BP算法局部寻优能力不足等问题,大幅度减小了误差损失并且加快了收敛速度。利用该方法对射频识别(RFID)标签天线的印刷品质和电磁参数进行了建模与分析。结果表明,改进GA-BP算法在稳步搜索极值的同时可以避免陷入局部极值陷阱,在误差和收敛效率方面均优于传统的反向传播(BP)算法与GA-BP算法,能够得到较高的预测精度,实现了RFID标签天线印刷品质的优化控制以及S_(11)特征曲线的预测。相比于BP算法与GA-BP算法,改进GA-BP算法在用于优化RFID标签天线的印刷品质时,平均绝对误差分别降低了91.92%和85.64%。在电磁参数预测应用时,分别降低了13.77%和13.19%。

关键词：通信技术射频识别标签天线改进遗传算法-反向传播算法 Adagrad优化器

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具有阶梯掺杂缓冲层的双栅超结LDMOS

电子元件与材料 2024年第5期43卷 505-512页

作者：唐盼盼张峻铭南敬昌辽宁工程技术大学电子与信息工程学院辽宁葫芦岛125105

具有N型缓冲层的超结横向双扩散金属-半导体场效应晶体管(SJ-LDMOS)结构能够有效抑制传统结构中存在的衬底辅助耗尽效应(SAD)。为进一步优化器件性能,提出了一种具有阶梯型掺杂缓冲层的双栅极SOI基SJ-LDMOS(DG SDB SJ-LDMOS)器件结构。... 详细信息

具有N型缓冲层的超结横向双扩散金属-半导体场效应晶体管(SJ-LDMOS)结构能够有效抑制传统结构中存在的衬底辅助耗尽效应(SAD)。为进一步优化器件性能,提出了一种具有阶梯型掺杂缓冲层的双栅极SOI基SJ-LDMOS(DG SDB SJ-LDMOS)器件结构。该结构采用沟槽栅极与平面栅极相互结合的形式,在器件内形成两条电流传导路径,其一通过SJ结构中高掺杂的N型区传输,另一条则通过阶梯掺杂缓冲层传输,同时阶梯掺杂缓冲层可以进一步改善表面电场分布,提高器件的耐压。双导通路径提高了SJ层和阶梯掺杂缓冲层的正向电流均匀性,从而有效地降低了器件的导通电阻。仿真结果表明:所提出的器件结构可实现394 V的高击穿电压和10.11 mΩ·cm^(2)的极低比导通电阻,品质因数达到了15.35 MW/cm^(2),与具有相同漂移区长度的SJ-LDMOS相比击穿电压提高了47%,比导通电阻降低了64.8%。

关键词： SJ-LDMOS 阶梯掺杂沟槽栅极击穿电压比导通电阻

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YOLOv5-LR:一种遥感影像旋转目标检测模型

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红外技术 2024年第1期46卷 43-51页

作者：高明明李沅洲马雷南敬昌周芊邑辽宁工程技术大学电子与信息工程学院辽宁葫芦岛125105 中国科学院自动化研究所北京100190 辽宁工程技术大学电气与控制工程学院辽宁葫芦岛125105

真实遥感图像中,目标呈现任意方向分布的特点,原始YOLOv5网络存在难以准确表达目标的位置和范围、以及检测速度一般的问题。针对上述问题,提出一种遥感影像旋转目标检测模型YOLOv5-Left-Rotation,首先利用Transformer自注意力机制,让模... 详细信息

真实遥感图像中,目标呈现任意方向分布的特点,原始YOLOv5网络存在难以准确表达目标的位置和范围、以及检测速度一般的问题。针对上述问题,提出一种遥感影像旋转目标检测模型YOLOv5-Left-Rotation,首先利用Transformer自注意力机制,让模型更加注意感兴趣的目标,并且在图像预处理过程中采用Mosaic数据增强,对后处理过程使用改进后的非极大值抑制算法Non-Maximum Suppression。其次,引入角度损失函数,增加网络的输出维度,得到旋转矩形的预测框。最后,在网络模型的浅层阶段,增加滑动窗口分支,来提高大尺寸遥感稀疏目标的检测效率。实验数据集为自制飞机数据集CASIA-plane78和公开的舰船数据集HRSC2016,结果表明,改进旋转目标检测算法相比于原始YOLOv5网络的平均精度提升了3.175%,在吉林一号某星推扫出的大尺寸多光谱影像中推理速度提升了13.6%,能够尽可能地减少冗余背景信息,更加准确检测出光学遥感图像中排列密集、分布无规律的感兴趣目标的区域。

关键词：遥感图像滑动窗口注意力机制旋转目标检测 YOLOv5

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具有五陷波的超宽带天线设计

无线电工程 2024年第5期54卷 1270-1276页

作者：彭力南敬昌杨清淞王艺扉辽宁工程技术大学电信学院辽宁葫芦岛125105

设计了一款具有五陷波特性的小型化超宽带天线,通过改变陷波结构参数和分析天线表面的电流分布,研究了陷波结构对超宽带及陷波特性的影响。天线尺寸仅为25 mm×20 mm×1 mm。辐射贴片由矩形和圆形贴片组成,背板通过切角挖槽实现了超宽... 详细信息

设计了一款具有五陷波特性的小型化超宽带天线,通过改变陷波结构参数和分析天线表面的电流分布,研究了陷波结构对超宽带及陷波特性的影响。天线尺寸仅为25 mm×20 mm×1 mm。辐射贴片由矩形和圆形贴片组成,背板通过切角挖槽实现了超宽带特性;添加对称钩型枝节,蚀刻U型槽及3类U型槽产生5个陷波。天线的工作带宽在3.8~16 GHz。有效抑制了国际卫星波段(4.5~4.8 GHz)、WLAN下行波段(5.15~5.35 GHz)、UNII-2c(5.47~5.725 GHz)、WLAN上行波段(5.725~5.825 GHz)、下行卫星系统频段(7.25~7.75 GHz)、上行卫星系统频段(7.9~8.4 GHz)、国际电信联盟频段(8.01~8.50 GHz)的干扰。天线在工作频带内具有全向性,增益平均在4 dBi以上。仿真和实测结果基本吻合,表明该天线可用于超宽带通信系统。

关键词：超宽带天线五陷波 U型槽钩形枝节全向性

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双频带可重构功率放大器设计

电波科学学报 2022年第4期37卷 726-732页

作者：冀常鹏张凯威南敬昌辽宁工程技术大学电子与信息工程学院葫芦岛125105

为解决5G无线通信系统中频谱资源日益紧张的问题,提出了一种新颖的双频带可重构电路结构.该结构在输出匹配上使用PIN开关控制支路的工作状态,可完成不同工作波段的切换.首先,基于宽带滤波器理论设计了输入匹配,实现了1.5~4.5 GHz的良好... 详细信息

为解决5G无线通信系统中频谱资源日益紧张的问题,提出了一种新颖的双频带可重构电路结构.该结构在输出匹配上使用PIN开关控制支路的工作状态,可完成不同工作波段的切换.首先,基于宽带滤波器理论设计了输入匹配,实现了1.5~4.5 GHz的良好匹配;然后使用LC谐振理论和π等效,将集总电路转化为分布电路,优化了电路在高频处的性能;最后,设计并制作了一种部分覆盖L、S和C波段的可重构功率放大器.测试结果表明:在1.50~2.85 GHz时输出功率大于39.5 dBm,功率附加效率(power added efficiency,PAE)大于39.5%;在3.15~4.50 GHz输出功率大于38.1 dBm,PAE大于43.5%.测试结果满足设计要求,验证了理论的正确性.该结构综合了可重构和宽带技术的优点,对无线通信系统未来的发展有着重要的意义.

关键词：功率放大器双频带宽带匹配电路可重构 ADS仿真