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大阵列CCD光刻图形拼接技术研究

半导体光电 2015年第6期36卷 936-938页

作者：李佳高建威袁安波杨修伟杨洪重庆光电技术研究所重庆400060

针对大阵列CCD工艺制作过程中光刻大面积图形曝光的需求,提出了一种适用于光刻拼接的图形补偿方法。图形拼接处进行相反的补偿设计0.3μm"凹陷",曝光时拼接交叠0.3μm。光刻后,图形拼接处平滑、自然过渡,图形整体上拼接自然,较好地解决... 详细信息

针对大阵列CCD工艺制作过程中光刻大面积图形曝光的需求,提出了一种适用于光刻拼接的图形补偿方法。图形拼接处进行相反的补偿设计0.3μm"凹陷",曝光时拼接交叠0.3μm。光刻后,图形拼接处平滑、自然过渡,图形整体上拼接自然,较好地解决了光刻大面积图形曝光存在的固有图形缺陷问题,改善了光刻曝光图形的质量。

关键词：大阵列 CCD 光刻拼接图形

基于机器学习和随机矩阵理论的大阵列DOA估计方法研究

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基于机器学习和随机矩阵理论的大阵列DOA估计方法研究

作者：赵安琪吉林大学

学位级别：硕士

波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计是阵列信号处理的一个重要分支,在无线通信、雷达等领域具有广泛的应用。近年来,大阵列系统的DOA估计已成为阵列信号处理领域的一个重要发展趋势,由于其在提高波束分辨力、改善系统容量等方面的... 详细信息

波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计是阵列信号处理的一个重要分支,在无线通信、雷达等领域具有广泛的应用。近年来,大阵列系统的DOA估计已成为阵列信号处理领域的一个重要发展趋势,由于其在提高波束分辨力、改善系统容量等方面的巨大潜力,越来越受到国内外学者的极大关注。DOA估计的经典方法是子空间算法,然而,在大阵列情况下,阵元数多达几十甚至上百个,与样本数接近,子空间算法会面临如下问题需要解决:(1)接收信号样本协方差矩阵产生畸变,不能替代统计协方差矩阵,导致传统基于子空间的DOA估计算法估计性能下降;(2)大阵列的引入给传统子空间方法带来巨大的运算量,甚至无法运行;(3)传统基于子空间的DOA估计算法对实际应用环境的适应性差,尤其在低信噪比情况下,其估计性能严重下降。机器学习可以实现大数据分析和处理,且受噪声影响小,运算速度快,为大阵列DOA估计提供了有力工具。然而,大阵列情况下,机器学习训练和测试过程中输入数据的数量和维度也会增大,影响分类性能,导致估计性能下降。本文利用大维随机矩阵理论中的渐近谱理论对机器学习进行修正,使机器学习方法能够更准确、高效地处理大阵列信号,从而增强估计的稳健性。因此,本文基于机器学习和随机矩阵理论对大阵列DOA估计问题展开深入研究,所作的主要工作如下:首先,实现了一种基于多分类支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的DOA估计方法。仿真结果证明,在低信噪比条件下,基于多分类SVM的DOA估计方法比传统算法估计性能更优。进而,在大阵列情况下,利用随机矩阵理论中的渐近谱理论和核谱聚类理论对最小二乘SVM的核函数进行修正,提出一种基于改进核最小二乘SVM(kernel-Least Squares Support Vector Machine,k-LSSVM)的大阵列DOA估计方法。仿真实验表明,k-LSSVM方法的估计误差小于传统方法,具有更高的估计准确率。最后,针对k-LSSVM方法训练时间较长、学习速率较慢的问题,研究了基于极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)的大阵列DOA估计方法。传统ELM要求激活函数无穷阶可微,然而,在大阵列条件下传统ELM会产生训练速率变慢等问题。本文通过随机矩阵理论证明了以ReLU函数为激活函数的ELM在大阵列情况下具有渐近收敛性,因此提出一种基于ReLU函数极限学习机(ReLU-ELM)的大阵列DOA估计方法。仿真结果表明,在低信噪比情况下,ReLU-ELM方法比传统算法估计性能更优。与基于k-LSSVM的方法相比,基于ReLU-ELM的大阵列DOA估计方法在保证估计性能相似的前提下,大大缩减了训练和测试时间,提高了学习效率。

关键词：波达方向估计大阵列机器学习随机矩阵理论支持向量机极限学习机

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微波大阵列成象雷达介绍

无线电工程 1988年第5期 11-16页

作者：金至良机电部五十四所

成象雷达是一种新颖的雷达,本文就其中的大阵列天线成象技术作了简要的介绍。文中介绍了国内外研究概况,简要叙述了其基本的工作原理、特性,尤其着重说明了常规雷达难以达到的特性。最后讨论了几种潜在的应用。

关键词：成象雷达大阵列常规雷达角分辨率阵列天线成象系统二维图象相控阵雷达合成孔径雷达天线阵

大面阵非制冷红外探测器读出电路关键技术研究

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大面阵非制冷红外探测器读出电路关键技术研究

作者：闵道刚电子科技大学

学位级别：硕士

随着非制冷红外探测器技术水平的不断提高,对其功能和性能的要求也越来越高。非制冷红外焦平面探测器正朝着更大阵列、更小像元、更高速度、更高集成度的方向发展,其阵列的像元规模已由1K、10K发展到100K、1M甚至百M量级,而功耗随着阵... 详细信息

随着非制冷红外探测器技术水平的不断提高,对其功能和性能的要求也越来越高。非制冷红外焦平面探测器正朝着更大阵列、更小像元、更高速度、更高集成度的方向发展,其阵列的像元规模已由1K、10K发展到100K、1M甚至百M量级,而功耗随着阵列规模的增大而迅速增加;当像元数量迅速增加的同时,阵列的非均匀性问题以及干扰问题使得探测器成像的质量急剧下降,图像失真;并且由于像元面积的缩小,非制冷红外探测器读出电路的物理实现空间也随之压缩,如何设计满足小像元尺寸和大面阵的读出集成电路成为了设计者面临的新问题。读出电路的性能直接影响非制冷红外焦平面探测器的成像质量,为了实现大面阵非制冷红外焦平面探测器高质量成像的目的,本文对其专用读出电路的关键技术进行了研究,主要包括:大面阵读出电路的高集成度数字化技术、非均匀性校正技术以及低功耗数字控制技术等。论文的主要研究内容和成果如下综述:1、大面阵读出电路的高集成度数字化技术。根据大面阵非制冷红外探测器读出电路的设计指标,确定了读出电路系统的时钟方案:系统主时钟周期为3ns,最大行扫描时间为31.5μs,列选时钟为42ns,数字输出时钟为3ns;提出了一种适用于大面阵非制冷微测辐射热计型焦平面的高集成度的低功耗、低噪声数字化列级读出电路;并且设计了列级低功耗高速比较器,采用电压比较器的尾电流增强支路,只增加了比较器翻转时的瞬态功耗,比较器的延时小于0.5 ns,平均电流仅为7.26μA。2、大面阵读出电路的片上非均匀性校正技术。研究了非均匀性的来源以及非均匀性校正技术,提出了片上非均匀性校正电路,通过采用两个片上DAC调节的方式来实现片上关于探测器像元的偏移和增益的非均匀性校正;设计了采用“4+4”分段模式的8位电压按比例缩放型DAC电路,其DNL和INL的仿真结果分别为-0.3LSB～+0.4LSB和-0.5LSB～+0.6LSB。同时,为了更好地实现探测器输出信号与衬底温度无关,提出了精确获取探测器衬底温度的方案,设计了片上高精度温度传感器电路,当温度由-40℃变化到125℃时,温度传感器电路的输出电压响应为0.90105V～3.16808V,即温度响应率为13.74m V/K,并且其线性度为99.99%。3、大面阵读出电路的低功耗数字控制技术。为了缩短设计周期和成本,提高读出电路的智能化和可靠性,采用基于数字单元标准库进行数字控制电路的半定制设计方法,设计了读出电路的智能化数字控制电路并进行了低功耗优化;实现了片外信号的高速输入,片上像元逐点非均匀性校正以及数字化信号的输出。4、进行了数模混合总体仿真:当目标温度变化100K时,该读出电路的平均响应率为55.99code/K;室温下单通道列级读出电路功耗为99.96μW,对于1280×1024阵列规模大面阵红外焦平面读出电路系统,总功耗为272.89mW。

关键词：非制冷红外探测器读出电路大阵列小像元非均匀性

1280×1024非制冷红外焦平面读出电路的研究

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1280×1024非制冷红外焦平面读出电路的研究

作者：刘慧芳电子科技大学

学位级别：硕士

随着非制冷红外热成像焦平面阵列在军事和民事上的的广泛应用,制作出更大面阵,更小像元,更高集成度的高可靠性低成本芯片是当前非制冷红外焦平面阵列的主要发展方向之一。非制冷红外焦平面阵列包括红外焦平面阵列探测器和读出电路(Read ... 详细信息

随着非制冷红外热成像焦平面阵列在军事和民事上的的广泛应用,制作出更大面阵,更小像元,更高集成度的高可靠性低成本芯片是当前非制冷红外焦平面阵列的主要发展方向之一。非制冷红外焦平面阵列包括红外焦平面阵列探测器和读出电路(Read Out Integrated Circuit简写ROIC),读出电路作为红外焦平面阵列探测器和信号处理系统的连接部分,其性能好坏直接制约着非制冷红外焦平面阵列的性能指标。本论文对大面阵小像元非制冷红外焦平面读出电路进行了研究,设计出了像元大小为12μm×12μm的1280×1024非制冷红外焦平面阵列读出电路。此电路可工作在高帧频条件下,主时钟频率根据系统最终所需要的帧频而定,积分时间可调。本设计采用华润上华CSMC 0.5μm工艺,利用Cadence EDA工具完成了原理图的设计和仿真、版图的设计和验证工作。本论文的主要内容和成果如下:1、本论文提出了1280×1024非制冷红外焦平面读出电路的设计要求,包括:工作帧频为60Hz、主时钟频率为19.66MHz、等效噪声温差≤80mK、芯片面积≤19.116mm×20.4mm,整个芯片的功耗≤300mW。分析了1280×1024读出电路的设计难点在于高帧频和大阵列空间非均匀性。首先,提出了多单元读取模式的阵列扫描方式;其次,采用了将1280×1024的阵列划分为四个320×1024的子阵列技术;最后,读出电路模拟通道在信号处理时,采用了行分时复用。2、将数字电路划分为不同逻辑功能的模块,包括:中央时序控制器、行选时序控制器、行选通控制器、列多路选通控制器,分析了它们的工作时序并进行了仿真验证。中央时序控制器通过移位寄存器产生一系列时序逻辑控制信号、行选控制采用编码/译码方式,列选控制采用了移位控制方式。同时模拟模块也进行了功能划分并对积分器运放、buffer,BGR进行了仿真分析。3、对非制冷红外焦平面读出电路进行了整体仿真,估算整个芯片的功耗以及验证电路的扫描方式为逐行逐列扫描。给出了读出电路版图的整体布局图,进行了时钟树综合,并采用了中心时钟主干线方法;时钟信号在版图中的布线采用了从数字电路版图中间输入并走等长线的方法,保证了时钟信号到达各级寄存器的延时相等。详细说明了数字模块的版图设计,整个读出电路版图通过了DRC、ERC,LVS验证,芯片版图总面积为16.13mm×16.22mm。

关键词：非制冷红外焦平面读出电路大阵列高帧频非均匀性

1280×1024非制冷红外焦平面阵列数字化读出电路研究

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1280×1024非制冷红外焦平面阵列数字化读出电路研究

作者：刘婷电子科技大学

学位级别：硕士

随着非制冷红外成像技术的高速发展,其在军事和民用领域的应用越来越广泛。非制冷红外焦平面阵列由非制冷红外探测器像元阵列和读出电路两部分构成,读出电路数字输出相对模拟输出,更利于后续的处理,可靠性高,且数字输出不易受噪声的干... 详细信息

随着非制冷红外成像技术的高速发展,其在军事和民用领域的应用越来越广泛。非制冷红外焦平面阵列由非制冷红外探测器像元阵列和读出电路两部分构成,读出电路数字输出相对模拟输出,更利于后续的处理,可靠性高,且数字输出不易受噪声的干扰。满足更大阵列、更小像元的焦平面发展需求且具有高性能数字处理能力的读出电路是当前非制冷红外焦平面阵列的重要发展方向之一。本论文围绕上述发展方向,对数字化输出且具有大阵列、小像元读出功能的非制冷红外焦平面阵列读出电路进行了研究和设计。设计出了1280×1024非制冷红外焦平面阵列数字化读出电路,采用片上集成的14 bits单斜ADC进行模数转换。本论文的主要内容和成果如下:1.本论文根据1280×1024非制冷红外焦平面阵列数字化读出电路的主要设计要求,包括:工作帧频为60Hz、14 bits ADC数字输出,采用子阵列技术、奇偶列同时输出以及半周期计数法,降低系统时钟以及ADC转换时钟,计算出主时钟频率为333MHz、行时间为29μs,列选时间为42ns。设计读出电路的整体架构为2个1280×512的子阵列,每个子阵列进行并行处理和输出。2.为了解决输入时钟和输出数据的高速传输问题,提出一种使用LVDS高速接口电路应用于读出电路的新方法。设计了LVDS高速接口电路,LVDS电路包括驱动模块和接收模块两部分,将LVDS接收模块应用于数字输入控制模块,用于将外部输入的差分时钟信号转换为读出电路内部的单端信号,将LVDS驱动电路用于ADC输出模块,将模数转换结果差分输出到片外,所设计的LVDS电路的驱动和接收模块均达到了333MHz的传输速率。3.为了配合数字化读出电路对数字控制电路的要求,设计了数字化控制电路,其中为了避免像元由于长时间被选中而发生被烧毁的现象设计了一种新的行保护电路对像元进行保护,并对其他数字控制电路进行了设计仿真,包括静态寄存器写入模块、主计数器和行时间发生器等,完成了外部输入控制数据的传输和写入功能、行时间的设定,仿真结果表明各模块满足了设计要求。4.为实现数字化输出,设计了数字化读出通道,重点设计了列集成14 bits单斜ADC电路,包括斜坡发生器模块、比较器电路、ADC转换数据传输方案—电压电流电压转换,保证了数字化输出功能,仿真结果表明模数转换ADC的输出时钟为333MHz,DNL为+0.6LSB/-0.6LSB,INL为+0.8LSB/-0.8LSB,SNR为79.7858dB,ENOB为12.9415bits,满足了设计要求。电路的总体仿真结果表明所设计的数字化读出电路具备了信号读取和数字输出的功能,且误差均在预期范围内,满足了设计要求。本论文的研究为大面阵小像元焦平面阵列的数字化读出电路的设计奠定了良好的基础。

关键词：非制冷红外焦平面大阵列小像元数字化输出 LVDS高速接口电路

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一种高速低功耗空间光调制器的驱动电路设计

一种高速低功耗空间光调制器的驱动电路设计

作者：刘凌霄西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着微电子工艺技术的不断发展,基于硅工艺晶体管的特征频率不断提高,供电电压不断下降。使得高速低功耗的集成电路芯片的实现成为可能,2010年因特尔公司推出的i7处理器可以工作在3G赫兹以上的工作频率下。但是基于硅工艺的芯片有着其... 详细信息

随着微电子工艺技术的不断发展,基于硅工艺晶体管的特征频率不断提高,供电电压不断下降。使得高速低功耗的集成电路芯片的实现成为可能,2010年因特尔公司推出的i7处理器可以工作在3G赫兹以上的工作频率下。但是基于硅工艺的芯片有着其自身的缺陷,比如载流子的迁移率过低,禁带宽度过小,这就影响了硅工艺芯片的长远发展。2003年,以色列科学家研制出了以GaAs/AlGaAs多量子阱空间光调制器阵列为核心的数字信号处理器,采用光学方法来实现矢量与矩阵的并行计算。该处理器每秒钟可以进行8万亿次演算,与一台超级计算机速度相当。多量子阱空间光调制器采用GaAs材料,在工作时需要其它芯片提供驱动电压。可实时地在空间上调制光束,进行对光电信号转换,是构成实时光学信息处理、光计算和光学神经网络等系统的关键器件,能够快速完成矩阵乘除等复杂运算。而比起传统的液晶调制器,基于多量子阱工艺的空间光调制器拥有更低的功耗和更快的响应速度。因此为了更好的发挥多量子阱空间光调制器的优点,需要提高相应驱动电路的速度,减少电路功耗。本论文主要讨论了基于chart0.35工艺的一款高速、低功耗、大阵列的空间光调制器驱动电路的调研、系统分析、电路级以及版图级设计。为了使得芯片有更多的用途,我们将芯片设计为可以工作在两种不同的模式。测试结果表明芯片可以在两种工作模式下正常工作,但是由于设计时有些实际问题没有充分考虑,测试结果与设计指标有少许差异,初步认为是FPGA的时钟抖动或同步开关噪声引起测试结果,下一步的工作是继续测试本次芯片。同时开始着手多比特位的驱动电路制作。

关键词：空间光调制器驱动电路高速低功耗大阵列

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空间监视能力的技术驱动力发展现状及启示

空天预警研究学报 2023年第1期37卷 1-7,14页

作者：盛景泰中国电子科技集团公司第五十一研究所上海200000

空间监视能力是空间资源开发、保护国家空间资源和掌握空间实际控制权的关键保障之一,其水平直接制约着空间对抗能力的发挥.首先详细分析和梳理了美国空间监视系统的发展历程、体制变化以及关键技术,然后对美国空间监视系统普遍采用的... 详细信息

空间监视能力是空间资源开发、保护国家空间资源和掌握空间实际控制权的关键保障之一,其水平直接制约着空间对抗能力的发挥.首先详细分析和梳理了美国空间监视系统的发展历程、体制变化以及关键技术,然后对美国空间监视系统普遍采用的大阵列、数字技术、宽带技术、网络化探测和分布式操作等关键技术进行了深度剖析,最后为我国的空间监视系统发展给出几点启示.

关键词：空间监视系统空间监视雷达大阵列数字技术宽带技术网络化探测

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云南大学助力国家重大科技基础设施建设

云南科技管理 2023年第4期36卷 66-67页

作者：云南大学云南大学

2023年5月10日,中科院高能物理研究所主持的国家重大科技基础设施高海拔宇宙线观测站(LHAASO)顺利通过国家验收。云南大学作为主要建设单位之一,完成了三大阵列之一的广角切伦科夫望远镜(WFCTA)阵列核心部件硅光电倍增管成像探头(相机)... 详细信息

2023年5月10日,中科院高能物理研究所主持的国家重大科技基础设施高海拔宇宙线观测站(LHAASO)顺利通过国家验收。云南大学作为主要建设单位之一,完成了三大阵列之一的广角切伦科夫望远镜(WFCTA)阵列核心部件硅光电倍增管成像探头(相机)的研制和生产,为LHAASO项目取得重大科学发现做出了贡献。宇宙线是来自宇宙空间的高能带电粒子,从1912年发现至今已逾百年,其起源仍然是未解之谜。瞄准这一世纪难题,中科院高能所联合国内多家单位开展了多年预研,并申报了LHAASO项目。

关键词：硅光电倍增管高能带电粒子宇宙线云南大学世纪难题大阵列宇宙空间