2023年, 第43卷, 第2期　刊出日期：2023-03-25

  

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  第43卷第2期目录

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(2): 0-0.

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  HBA卡的PCIe4.0信号完整性设计与实现

  楼向雄, 高羽, 张廷锴, 刘天航

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(2): 1-7. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.02.001

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  针对封装基板信号完整的主机总线适配器(Host Bus Adapter,HBA)芯片,设计了一款PCIe4.0×4Lane/SAS3.0/SATA3.0印刷电路板(Printed Circuit Board, PCB)。为了保证高速串行计算机扩展总线标准(Peripheral Component Interconnect Express, PCIe)4.0的信号完整性,对传输速率最高的PCIe4.0进行整板仿真。仿真结果表明,以TX3信号为例,工作频率为10.0 GHz时,PCIe4.0主要差分信号的插入损耗、回波损耗分别为-2.26 dB和-8.11 dB,无均衡器测量眼图的眼高和眼宽分别为72 mV和0.41 UI,加均衡器测量眼图的眼高和眼宽为214 mV和0.65 UI。实际测量眼图的眼高和眼宽为188 mV和0.61 UI,仿真和实测结果相差不大,HBA芯片从基板封装到PCB整板的设计保证了PCIe的信号完整性。
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  一种圆波导TE₀₁模HPM滤波器

  张治强, 胡随, 侯恩东, 王明才, 丁一杰, 张忠海

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(2): 8-12. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.02.002

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  设计了一种基于环形波导耦合结构的圆波导TE₀₁模高功率微波(High-Power Microwave,HPM)滤波器,主要由圆波导半波长谐振器以及半径更大的圆波导耦合窗组成。根据耦合谐振理论得出目标TE₀₁模滤波器的外部Q值以及谐振腔之间的耦合系数,再根据波导结构尺寸和谐振频率、耦合系数、外部Q值三者之间的映射关系得到滤波器尺寸初值,仿真优化确定最终滤波器尺寸,有效提高了圆波导高次模滤波器的设计速度。设计了一款工作频率在9.4~9.7 GHz的TE₀₁模滤波器,并进行数值模拟实验,结果表明,采用164 mm直径圆波导实现的TE₀₁模圆波导HPM滤波器具有3.56 GW的功率容量。
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  混合型CMOS-忆阻与非/或非单元的设计及应用

  饶历, 李路平, 林弥

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(2): 13-18. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.02.003

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  针对级联型运算单元的延迟问题,设计了一种新的CMOS-忆阻与非/或非逻辑电路结构。首先,采用阈值型压控忆阻器模型,以忆阻器和CMOS晶体管为核心,设计了一款混合型CMOS-忆阻与非/或非逻辑运算单元,有效减小了延迟时间;然后,将混合型CMOS-忆阻与非/或非逻辑运算单元应用到了八线三线编码器电路的设计中,通过控制不同的输入信号能得到对应的二进制编码信号;最后,通过PSPICE仿真验证了设计电路的正确性。
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  基于模型驱动的大型天线系统设计优化方法

  陈志平, 万永伟, 李春光, 彭祺擘, 贾鹏, 汪传亮

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(2): 19-25. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.02.004

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  针对传统天线协同设计困难、方案可行性评估成本高、评价关系模糊等难点,引入层次分析方法,建立天线系统模型和层次评估模型,通过系统运行过程仿真和验证分析,支持设计数据的获取与计算,进而对系统设计方案进行优化分析和科学决策。以天线驱动设计方案为例进行验证分析,结果表明,提出方法显著提高了大型天线系统的设计效率,降低了设计优化成本。
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  基于4阶细胞神经网络和AES的图像加密的研究

  林朗, 李齐良

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(2): 26-34. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.02.005

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  运用细胞神经网络和高级加密标准(Advanced Encryption Standard,AES)加密算法对图像进行加密,提出一种基于4阶细胞神经网络和AES的图像加密算法。首先,通过主动被动同步法实现4阶细胞神经网络的同步,并产生混沌信号;然后,将同步混沌信号产生的同步随机序列用于图像的置乱和扩散;最后,结合AES加密算法与提出的基于螺旋矩阵的置乱扩散模型,并利用椭圆曲线对AES的密钥进行加密,通过公共信道对密钥和加密数据进行传输。数值模拟实验表明,提出算法不仅可以大幅降低图像相邻像素值之间的相关性,而且能承受包括差分攻击、噪声攻击和裁剪攻击在内的经典攻击,具有较好的安全性、鲁棒性。
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  基于深度残差网络的轻量级指静脉识别算法

  牟家乐, 沈雷, 刘浩, 郑鹏

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(2): 35-40. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.02.006

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  提出一种基于深度残差网络的轻量级指静脉识别算法。首先,以ResNet34为基础,使用深度可分离卷积代替传统卷积,加入SE(Squeeze and Excitation)注意力机制模块来提取手指静脉空间域上的细节特征,并引入宽度缩放因子,进一步压缩网络;其次,在训练中引入教师学生网络模式,对轻量级深度残差网络进行知识蒸馏训练,并使用知识蒸馏损失、CurricularFace和交叉熵损失对网络进行联合监督,解决了轻量级深度残差网络因学习参数量较少引起的性能下降问题。分别在FV-USM数据集、Lab-Normal数据集和Lab-Special数据集上进行仿真实验,结果表明,同基于轻量级网络MobileFaceNet的识别算法相比,提出的算法有效提高了零误识识别率和Top1排序性能。
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  一种具有视频保真特性的OLED屏幕节能算法

  许瑞超, 何轩章, 肖磊, 高志刚

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(2): 41-46. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.02.007

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  目前的视频节能算法在降低能耗的同时难以保证视频的保真度,为此,提出一种具有视频保真特性的有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)屏幕节能算法。结合人眼的视觉特性,通过降低蓝色分量强度来减少像素的能耗;颜色处理过程中,根据个体对色彩感知的差异,通过获取的观看反馈来动态调整色差阈值,达到节能和保真的平衡。实验结果表明,在保证视频保真度的同时,采用该算法可降低8.1%的屏幕能耗。
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  基于Fluent的换热器气密性检测数值模拟研究

  李诚, 祝红梅, 宁光远, 景妮洁, 姜周曙

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(2): 47-53. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.02.008

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  在Fluent仿真平台上,采用肥皂液检测法对换热器的微米级泄漏孔进行了数值模拟,采用流体体积(Volume of Fluid,VOF)模型分别研究了气体流速、孔口直径和肥皂液厚度对肥皂泡破裂的临界高度及临界宽度的影响。研究结果表明,随着气体流速的增大,肥皂泡临界高度先减小再增大最后再减小,肥皂泡临界宽度先减小最后趋于稳定;肥皂泡临界高度及临界宽度与孔口直径和肥皂液厚度呈正相关;对肥皂泡临界高度影响程度最大的是肥皂液厚度,其次为孔口直径,影响最小的是气体流速;对肥皂泡临界宽度影响程度最大的是孔口直径,其次为气体流速,影响最小的是肥皂液厚度。
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  IT2模糊网络系统在网络攻击下的H_∞控制

  王青, 赵璇, 周绍生

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(2): 54-60. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.02.009

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  研究一类区间二型模糊网络控制系统在重放攻击下的H_∞控制问题。首先,根据重放攻击和网络控制系统的特性,并结合现有处理重放攻击的方式,设计一种弹性事件触发策略;其次,构造了一个改进的Lyapunov-Krasovskii泛函,并结合自由权矩阵、不等式放缩技巧来处理泛函求导过程中的积分项,通过推导得出系统满足H_∞性能的充分条件。数值仿真实验验证了所提方法的合理性。
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  基于T1加权磁共振影像组学的脑胶质瘤分级

  赵博涵, 王训恒, 厉力华

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(2): 61-66. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.02.010

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  为了有效辅助脑胶质瘤的精确分级,提出一种基于影像组学的脑胶质瘤分级方法。首先,提取脑胶质瘤患者的T1加权磁共振图像的影像组学特征,在十折交叉验证框架下采用Boruta算法进行特征筛选得到重要特征;其次,采用随机森林将筛选得到的重要特征构建脑胶质瘤预测分级模型;最后,对脑胶质瘤预测分级结果进行评价与分析,用统计学方法检验不同级别特征的差异性。实验结果表明,提出方法的平均准确率达到84.75％,平均特异性达到85.32％,平均敏感性达到84.19％,平均受试者操作特征曲线下面积(Area Under Curve, AUC)达到0.92。
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  层状双氢氧化物在去除水体重金属污染中的应用

  刘子龙, 张栋, 赵红挺

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(2): 67-75. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.02.011

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  水体重金属污染是一个世界瞩目的环境问题。层状双氢氧化物(Layered Double Hydroxides, LDHs)材料是一种有潜力的重金属吸附材料,近年来获得了许多关注和研究。该文通过总结LDHs吸附重金属的机理,综述了近年来LDHs及其改性复合材料,如LDHs/聚合物、LDHs/生物炭、螯合剂插层LDHs、硫化物插层LDHs和磁性LDHs材料等,在水体重金属污染处理中的应用,为LDHs材料在处理水体重金属污染中的应用研究提供参考。
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  钙钛矿超晶格材料挠曲电效应的理论计算

  王继光, 陈许敏, 李珑玲, 王越昊

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(2): 76-83. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.02.012

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  运用密度泛函理论的第一性原理研究SrTiO₃和PbTiO₃所构成的钙钛矿超晶格材料中纵向和剪切挠曲电系数。对不同尺寸的钙钛矿超晶格施加应变后,分析弛豫后的钙钛矿超晶格中原子位移及应变,运用密度泛函微扰理论计算SrTiO₃/PbTiO₃钙钛矿超晶格单胞中各原子的伯恩有效电荷。研究结果表明,构建的钙钛矿超晶格材料的纵向挠曲电系数为,比单晶SrTiO₃和单晶PbTiO₃材料分别减小了7.6%和19.5%;钙钛矿超晶格材料的剪切挠曲电系数为,比单晶SrTiO₃材料提升了30.0%。因此,构建的钙钛矿超晶格材料具有较高的剪切挠曲电效应。
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  基于相位迭代算法的单像素双图像加密系统

  陈磊, 陈林飞

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(2): 84-89. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.02.013

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  提出一种基于相位迭代算法的单像素双图像加密系统,实现了复振幅图像的加密解密。将复振幅图像的振幅和相位分别赋值为1幅图像,同时实现了2幅图像的加密解密。将这2幅图像加密成一系列单像素值,解密时需将照明图案作为密钥才可成功获取2幅图像的信息,抵抗了针对单像素加密系统的伪造攻击。最后,通过模拟仿真验证了加密系统的有效性和安全性。
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  圆柱体状材料上非Fourier热传导奇异摄动解

  陈序, 包立平, 吴立群, 蒋亚楠

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(2): 90-95. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.02.014

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  运用非Fourier热传导定律在圆柱体状材料上建立温度场模型,该模型在数学上表达为三维奇异摄动双曲方程的初边值问题。首先,通过柱坐标变换,使用奇异摄动方法得到内外解方程;其次,使用分离变量法求解内外解,得到形式渐近解;最后,运用余项估计,得到解的一致有效性。
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  求最小特征频率问题的分片常数水平集方法

  高祥静, 张郑芳, 董燕强

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(2): 96-102. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.02.015

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  通过引入虚拟材料,将线性弹性系统扩展到一个固定的背景域,研究结构振动最小特征频率的最大化问题。用分片常数水平集(Piecewise Constant Level Set,PCLS)方法表示不同材料区域,运用灵敏度分析得到PCLS函数最小特征频率的导数。提出一种重新启动的共轭梯度惩罚算法对二维及三维悬臂梁进行数值实验,实验结果表明,PCLS方法可以在迭代过程中自动成核和消除空洞,验证了共轭梯度惩罚算法的有效性。