2023年, 第43卷, 第5期　刊出日期：2023-09-25

  

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  2023年自然科学第5期目录

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(5): 0-0.

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  一种基于切向估计的低误差B样条插值方法

  胡家豪, 陈小雕

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(5): 1-6. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.05.001

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  基于插值点处切线方向向量的估计,提出了一种计算插值曲线的新方法。与以往的插值方法需要求解线性方程组才能得到插值曲线不同的是,新方法中所得到的二次B样条曲线的任意一段为二次Bézier曲线,可以经由插值两个相邻点的位置和方向切向量的限制直接计算得到,而无需知道相应的节点向量。最后使用unclamping技术,可以在插值点数的线性时间内计算得到二次B样条曲线的节点向量和控制点。新方法也是一种二次精度的局部方法。数值算例表明,新方法的插值误差可以比已有方法的插值误差更小。
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  富氧燃烧氧浓度对准东煤结渣特性影响

  廉盟, 刘彦

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(5): 7-13. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.05.002

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  使用热力学模拟方法,从生成物角度研究了富氧气氛不同氧浓度下准东煤灰的熔融结渣特性,采用Factsage热力学模拟软件的Equilib、Phase Diagram模块进行计算,得到不同氧浓度下准东煤灰在800~1 600 ℃温度区间内气、液、固相主要化合物的变化,以及一些重要产物的相图。发现随着氧浓度的增加,准东煤灰的开始熔化温度略有提高,气相硫酸盐也在增加,液相中的二价铁离子、固相中的低温共熔物都在增加,这些都从一定程度上说明氧浓度的增加会使得准东煤灰的结渣倾向更加明显,对实际锅炉使用时氧气浓度的控制有一定参考价值。
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  一款基于45 nm SOI CMOS工艺的高功率二倍频器

  陈奇超, 叶乔霞, 张超, 王梓任, 高海军

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(5): 14-20. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.05.003

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  基于45 nm SOI CMOS工艺,设计了一款输出频率为10.04 GHz~19.26 GHz的高功率二倍频器。该二倍频采用push-push结构,能够滤除奇次谐波,留下偶次谐波。为了提高倍频管二次谐波的功率,将MOS管偏置在C类。在二倍频器的输入端,采用二次谐波短路回路来提高倍频转换增益;同时,为了实现巴伦中心交流接地及平衡信号,在巴伦中心抽头处加入了一个电容。后仿真结果表明:在输入功率为0 dBm下,3 dB绝对带宽范围为10.04 GHz~19.26 GHz,相对带宽为62.9%。在带宽内基波抑制达到了27 dBc以上。最大转换增益为4.9 dBm。直流功耗峰值为26 mW。其最大功率附加效率为15.4%。芯片核心面积仅为0.264 mm²。
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  国产EDA平台下化合物半导体工艺PDK的开发研究

  贾古凯, 游彬, 陈展飞

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(5): 21-29. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.05.004

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  介绍了集成电路设计中工艺设计组件(PDK)技术的研究情况,国产EDA平台下PDK发展存在的难题;详细介绍了PDK的组成部分及其应用。分析了国产EDA平台下PDK的设计难点,并提出解决方案。提出了一种基于国产EDA平台下新的整套PDK开发方式。指出采用该方法可快速地完成参数化单元(Pcell)和设计规则检查文件(DRC)的开发。进而在国产EDA平台下完成了一种化合物半导体工艺(0.15 μm GaAs pHEMT工艺)PDK的开发和模型库的集成,通过单级LNA的原理图和版图设计对PDK进行验证,结果表明能确保在国产EDA平台下使用化合物半导体工艺PDK成功实现射频集成电路(RFIC)的设计。
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  基于GaAs pHEMT工艺的0.1 GHz~8.0 GHz低噪声放大器

  叶乔霞, 陈奇超, 张超, 高海军

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(5): 30-35. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.05.005

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  基于0.25 μm GaAs pHEMT工艺,设计了一款工作频率为0.1 GHz~8.0 GHz的超宽带低噪声放大器,采用单级共源共栅(cascode)结构,使用电阻并联负反馈扩展了低噪声放大器的带宽,并且采用电感中和技术补偿了高频增益与提高频率响应。仿真结果表明:该款低噪声放大器的分数带宽高达195%,噪声系数小于1.32 dB,最高增益为21.2 dB,1 dB压缩点为16 dBm。在砷镓化合物工艺设计的低噪放中,本文拥有195%的分数带宽,较高的增益和较低的噪声系数。
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  用四点插值细分曲线拟合离散点列

  邱慧, 李亚娟, 邓重阳

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(5): 36-43. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.05.006

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  提出一种用四点插值细分曲线拟合有序离散点列的算法。首先,对离散数据点列参数化;然后,利用四点插值细分法的极限曲线上的点的计算公式,并结合离散点列参数化和最小二乘法求解拟合曲线的初始控制点;最后,根据初始控制点得到逼近离散点列的四点插值细分曲线。算法实例表明,相比于三次均匀B样条曲线的拟合算法,该算法在一定的拟合误差下,拟合曲线的初始控制点的数目较少。在实际应用中,该算法可以通过少量的初始控制点拟合大量离散数据点列,达到数据简化的效果。在多分辨率分析方面,该算法利用初始控制点逐次细分,得到任意个数点列构成的拟合曲线。
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  生物质混煤加压富氧燃烧SO₂的排放特性

  卢昌杰, 刘彦, 廉盟

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(5): 44-50. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.05.007

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  作为一项可减少温室气体排放的先进、高效碳捕集技术,加压富氧燃烧已引起世界性的关注。以山西煤和麦秆为原材料,借助Chemkin软件探究不同掺混比(生物质占比分别为0、10%、30%、50%)、不同气氛(空气以及O₂浓度分别为21%、30%、40%、50%的O₂/CO₂气氛)和不同燃烧压力(0.1~4.0 MPa)对生物质混煤加压富氧燃烧过程中SO₂生成的影响。结果显示:不同掺混比,SO₂析出程度存在明显差异,随着生物质掺混比例的增大,SO₂释放速率减小,总的排放量降低;随O₂浓度增加,SO₂的释放速率和排放量均增加,在相同O₂浓度时,O₂/CO₂气氛下SO₂的排放量略小于空气气氛下;在富氧气氛下,随着燃烧压力的升高,SO₂生成量逐渐减少。同时利用生成速率(ROP)分析得知,当燃烧压力由0.1 MPa提升到1.6 MPa,SO₂总生成量的减少是由八个主要基元反应共同作用的结果,并预测了在加压富氧条件下生物质混煤中硫转化的主要反应路径。
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  一种基于视觉的无人船回坞控制方法

  刘敬彪, 杨静, 史剑光

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(5): 51-57. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.05.008

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  为了解决小型无人船(Unmanned Surface Vehicle,USV)作业后的回收以及能源补给的问题,提高无人船无人系统的自主性,提出了一种基于视觉的回坞控制方法。首先,通过分析目标图像与船舶航向之间的联系提出了视觉航向轨迹的概念;然后,根据特定的船坞立体靶标结构计算出视觉航向轨迹;最后,运用PID控制算法对视觉航向轨迹进行跟踪,从而完成回坞任务。在VRX(Virtual RobotX)仿真系统中进行零级海况和二级海况下的USV自主回坞实验,实验结果表明,提出的基于视觉的回坞控制方法能实时跟踪视觉航向轨迹并顺利完成回坞任务。
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  固体推进剂用单质、合金及氢化物的研究进展

  付存智, 李和平, 黄雪峰, 徐江荣

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(5): 58-65. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.05.009

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  高能燃料如铝、镁、硼等可以显著提高固体推进剂的燃烧温度及能量密度,从而提高固体火箭发动机比冲,抑制推进过程中不稳定燃烧等。本文总结了铝、镁、硼等高能燃料单质、铝镁合金等金属合金、三氢化铝等金属氢化物添加到固体推进剂中的燃烧特性及促进作用;介绍了铝的团聚、镁的低热值和硼的点火困难等问题,归纳了解决这些问题的改性方法,同时指明了今后的研究方向。
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  Euler基神经网络求解二维分数阶积分微分方程

  郭安祺, 杨刘盼, 邵新平

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(5): 66-74. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.05.010

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  通过使用序列性输入结构优化输入层以及构造微分算子,提出一种基于Euler多项式的基函数神经网络求解二维分数阶Fredholm型积分偏微分方程的方法。给出多项式序列可一致逼近二元函数的理论证明,为算法提供理论基础,最后通过数值实验的结果验证了该算法的可行性与精确性。
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  双分量Fornberg-Whitham方程组的解的爆破

  白志豪, 魏龙

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(5): 75-77. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.05.011

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  研究双分量Fornberg-Whitham方程组的解在H^s(R)空间中的爆破现象。首先运用特征线方法与能量估计得到Riccati型不等式;然后,利用对Riccati型不等式的分析的相关结果,给出一个判别标准使得方程组相应的强解在有限时间内发生爆破。
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  二部许可图下{2;3}问题的近似算法

  王佳音, 张亮, 张安, 陈永, 陈光亭

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(5): 78-83. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.05.012

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  研究了二部许可图下的两台平行机排序问题,针对加工时间仅取2,3且目标函数为最小化最大完工时间这一特殊情形,设计了基于匹配方法的近似算法,证明了算法的最坏情况界为5/4。
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  对称正双随机矩阵的特征值反问题

  曾琴, 赵志

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(5): 84-89. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.05.013

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  研究给定部分特征对的对称正双随机矩阵的特征值反问题。首先,将该反问题等价表述为特殊的黎曼流形到欧氏空间的欠定矩阵方程求解问题;然后,运用非单调黎曼非精确牛顿CG方法求解此方程,通过分析得到对应欠定映射的微分算子是满射的等价条件。数值实验结果表明,非单调黎曼非精确牛顿CG方法可以稳定有效地解决这类反问题。
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  ²BaTiO₃/¹SrTiO₃/¹CaTiO₃超晶格的纵向挠曲电系数计算

  陈许敏, 王越昊, 叶盼, 王继光

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(5): 90-95. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.05.014

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  采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了由²BaTiO₃/¹SrTiO₃/¹CaTiO₃所构成的超晶格材料的纵向挠曲电系数。构建了三种超晶胞构型,钛酸钡、钛酸锶和钛酸钙的层数比都为2:1:1,并且保持超晶胞的总层数为16层。对三种超晶胞构型,分别施加余弦应变,分析超晶格中各原子的位移和应变,以及每种构型的纵向挠曲电系数。结果表明,构型Ⅱ的纵向挠曲电系数可达5.63 nC/m,比单晶BaTiO₃、单晶SrTiO₃材料分别提升了16倍和6倍。本文的研究结果对遴选纵向挠曲电系数的材料具有较好的指导意义。
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  基于多管秩和全变分的低秩张量填充

  马娇, 汪丽琴, 喻高航

  杭州电子科技大学学报. 2023, 43(5): 96-102. https://doi.org/10.13954/j.cnki.hdu.2023.05.015

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  提出了一种基于酉变换张量低多管秩分解的张量填充方法。受多光谱图像中空间光谱平滑性特征的启发,在模型中加入了空间平滑(TV)正则项,并使用邻近交替极小化(PAM)算法求解该模型。多光谱图像(MSI)数据上的仿真实验表明所提模型和算法是有效的。