2024年, 第44卷, 第04期　
刊出日期：2025-06-18

  

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  碳纳米管太赫兹肖特基二极管研究进展

  李海鸥, 刘洪刚, 吴俊宏

  桂林电子科技大学学报. 2024, 44(04): 331-339. https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.2023108

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  肖特基二极管是太赫兹领域的核心器件之一，在太赫兹倍频、混频电路中有着广泛的应用，碳纳米管凭借其优良的电学性质、准一维尺寸以及稳定的结构成为了太赫兹肖特基二极管的理想沟道半导体材料，研究碳纳米管肖特基二极管对于太赫兹技术的发展至关重要。首先介绍了碳纳米管的本征材料优势及其材料制备技术；接着对国内外在碳纳米管肖特基二极管方面的研究成果和进程进行了介绍，阐述了碳纳米管肖特基二极管在太赫兹技术领域的应用潜力；最后总结了碳纳米管太赫兹肖特基二极管在研究过程中所面临的关键技术问题和未来发展方向。
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  顾及动态目标的快速视频拼接

  张文涛, 郑曦尧, 彭智勇

  桂林电子科技大学学报. 2024, 44(04): 340-347. https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.2023168

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  动态目标的场景实时视频拼接是视频拼接中的难点，当运动对象经过视频拼接缝时易发生伪影和错位，而复杂的配准和融合算法又难以满足实时性要求。为了解决该问题，提出了一种顾及动态目标的快速视频拼接算法。针对采集的视频帧，通过ORB算法进行帧间稀疏特征点匹配，YOLOv5分割出左右两帧中的可能运动目标（汽车和行人），再结合光流法判断整个目标区域是否为运动目标区域，然后去除运动目标影响，基于静止区域的特征匹配点对进行帧间单映射H阵估计，得到高精确H矩阵。最后通过最佳缝合线进行影像融合时，基于前面检测出的运动目标区域，使缝合线规避运动目标区域，同时在左右两边分别针对动态目标区域进行更新。算法测试结果表明，每两帧（分辨率1 280×720）平均拼接速度可达61 ms，拼接效果好于APAP和ELA算法，且具有更快的拼接速度，最终实现了能顾及动态目标影响的快速视频拼接。
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  基于预处理的DOA估计和基频双输入的语音分割

  王玫, 成家礼

  桂林电子科技大学学报. 2024, 44(04): 348-354. https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.202333

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  语音分割是语音分离系统的一个重要组成部分，它在信源估计和多说话人环境中的自动语音识别、多声源目标跟踪等许多应用中都起着重要的作用，重叠语音的分割一直都是这项工作的重点。在实际生活中，室内的麦克风采集的语音信号通常都包含混响和噪声信号，它们使接收信号的语音质量变差，影响了波达方向估计特征的精度，导致多声源重叠语音的分割性能下降。针对现有的多声源分割方法对噪声和混响信号鲁棒性差的问题，提出了一种通过预处理来消除语音信号中的明显异常噪声和混响信号的方法。该方法使用广义旁瓣相消器和维纳滤波器实现的后滤波器相结合对原始语音信号进行处理，消除了混响和噪声信号，使语音质量得到了提高，进而使波达方向特征估计更加准确。最后用多假设跟踪同时跟踪说话人的基频特征和波达方向特征来进行分割，以多声源重叠语音为例，对AMI语料库中的16个会议音频进行了统计与分析，结果表明，与未进行预处理的方法相比，平均命中率（HIT）提高了2.10%。
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  去蜂窝大规模MIMO-NOMA上行链路用户分组及AP选择

  黄燕婷, 赵峰

  桂林电子科技大学学报. 2024, 44(04): 355-364. https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.2023220

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  针对去蜂窝大规模MIMO-NOMA系统上行链路的用户分组和AP选择问题，提出了一种最大信道相关性用户分组方案和基于有效信道增益的AP选择方案。首先，最大信道相关性用户分组方案通过统计学和皮尔逊相关系数分别计算出任意2个用户之间的有效信道增益差和信道线性相关性。然后，以任意2个用户差值最小化为目标对用户进行分组。在用户分组结果的基础上，先根据用户信道质量对用户进行排序，再基于有效信道增益为每个用户选择可连接的AP。实验结果表明，基于最大信道相关性的用户分组方案能够降低多用户间的干扰水平，显著提高系统总频谱效率和通信的公平性。同时，基于有效信道增益的AP选择方案能够减少用户间干扰和降低系统计算的复杂度，有效提高了系统总频谱效率。
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  一种40 Gbit/s PAM4串行信号接收均衡器

  徐鹏, 施娟, 韦雪明, 李海鸥, 李建华

  桂林电子科技大学学报. 2024, 44(04): 365-371. https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.202325

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  为了解决高速传输过程中四脉冲幅度调制串行信号的信道损耗问题，提出了一种半速率判决反馈结构均衡器。均衡器包括连续时间线性均衡单元、限幅单元、缓冲单元、半速率判决反馈均衡单元、解码单元和带隙基准。半速率判决反馈均衡单元采用奇偶双通道均衡技术对信号进行高频滤波补偿，利用半速率采样时钟提升了信号均衡效果，减少了均衡器功耗。均衡器基于40 nm CMOS工艺设计，电源电压为1.2 V，仿真结果表明，在数据速率为40 Gbit/s，插入信道损耗12.6 dB环境下，均衡器解码输出两路非归零码信号峰峰值抖动为4.2 ps，在0.1 UI之内，功率效率为1.98×10^-12 J/bit，具有较高的能效。
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  基于有源超表面的低剖面双波束偏转天线

  秦红梅, 盛丽丽, 罗玉梅, 曹卫平

  桂林电子科技大学学报. 2024, 44(04): 372-379. https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.2023138

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  针对传统的波束控制天线剖面高、成本高以及馈电网络复杂的问题，提出了一种基于有源超表面的低剖面双波束偏转天线设计方案。天线由“E”型双波束馈源天线和“7×6”透射型超表面组成。基于电流反转机制，在每个超表面单元上集成2个PIN二极管，实现了1-bit相位分辨率。结合相位补偿定理与远场辐射公式，对超表面单元进行组阵编码，以实现波束调控的性能。该天线的剖面仅为0.162λ₀，明显低于其他波束偏转天线。通过设计超表面的偏置网络，实现了天线的双波束偏转。为了验证该方案，对天线进行加工测试。实测结果表明，在工作频率5.47 GHz处，双波束的主辐射方向可分别从（?，Φ）=（30°，45°）、（-30°，-41°）偏转到（?，Φ）=（30°，-45°）、（-30°，41°），增益高于8.9 dBi，实测结果与仿真结果具有较好的一致性。所提出的波束控制天线架构为实现低剖面、可调控的多波束天线提供了一种候选方案。
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  低轨卫星网络中基于网络模体的路由算法

  孙源颢, 张竣铭, 彭捷, 王俊义

  桂林电子科技大学学报. 2024, 44(04): 380-389. https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.202480

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  大规模低轨卫星网络通过增加卫星数量来减少对于单颗卫星能力的需求，实现全球覆盖，并为用户提供更大宽带的可靠低时延服务，是天地一体化网络的重要组成部分。卫星无时无刻不在高速运动导致拓扑频繁变化，且自身载荷与计算能力有限，使得大规模低轨卫星网络在路由方面存在一定的问题。针对卫星网络中存在的路由问题，从简化网络结构方面入手，基于网络模体技术，提出一种保留网络原本特征，且大幅简化网络拓扑的网络简化算法。本算法使用网络中卫星节点属性与卫星间连接边的属性作为评价标准，同时考虑链路中断概率影响，判定可结合为模体节点的卫星节点集合。在基于不同算法简化的网络中，使用同种路由算法进行路由查询以验证性能。仿真结果表明，使用本算法简化网络，可以在保证网络拓扑简化的同时，保留网络原本特征，使路由算法在简化网络中达到结果优良的快速收敛。
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  基于φ-OTDR系统的二维空间定位方法

  李嘉敏, 秦祖军

  桂林电子科技大学学报. 2024, 44(04): 390-395. https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.2022260

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  研究了基于相位敏感光时域反射计（φ-OTDR）系统的声源二维（2D）空间定位的方法，该方法利用差分解调相位（DUP）方式来提取由传感光纤测得的相位。DUP方式解调的相位比常规的解调差分相位（UDP）方式解调的相位更平滑，并且DUP方式可以高保真地对扰动事件的时域信号进行还原，解决了对于非扰动点处UDP方式所获相位不是零相位而导致的信号失真等问题。通过声源2D定位实验对该方法进行验证，实验结果表明，DUP方式解调的相位用于声源2D定位的结果与实际结果基本相符，实验值与真实值的误差在X方向为0.09 m，在Y方向为0.16 m。研究结果表明，该方法能够增大相位信息的利用率，提高声源定位的精度，在管道安全监测、边界安防、入侵警报等领域具有潜在的应用价值。
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  基于太赫兹超表面的振幅调制和角度传感功能复用器件

  田亚峰, 梁馨元, 银珊

  桂林电子科技大学学报. 2024, 44(04): 396-400. https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.202350

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  太赫兹器件在太赫兹技术发展中具有重要作用，现有的太赫兹器件存在功能单一、集成度低等问题。基于太赫兹超表面设计了一种可同时实现振幅调制和角度传感的功能复用器件。该器件由顶层的U形金属环阵列和蓝宝石衬底组成，结构简单，使用方便。通过斜入射和不对称结构同时作用引入相位差，以增强Fano谐振，提升器件性能。在斜入射条件下，该器件对于透射振幅的调制深度最高可达79.3%，左右2个谐振峰峰位频率差最大可达92.7 GHz，角度传感灵敏度为0.989 5GHz/(°)，振幅调制和角度传感效果明显。所设计的新型功能复用器件有利于太赫兹器件的集成化，为超表面在调制器和传感器等领域的实际应用提供了新思路和新途径。
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  基于22 nm工艺的GNSS芯片片上偏差的时序分析

  符强, 黄三峰, 纪元法, 肖有军, 屈康杰, 梁家瑞

  桂林电子科技大学学报. 2024, 44(04): 401-408. https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.2023153

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  静态时序分析是芯片设计的一个重要环节。在22 nm工艺下的静态时序分析中，采用传统的OCV方法会导致时序不准确、性能不稳定和设计鲁棒性下降等问题。为了提高时序精确性和缩小设计周期，提出了一种基于22 nm工艺的GNSS导航芯片分析方法，使用ICC2实现布局布线以及PrimeTime工具实现静态时序分析；将遵循正态分布的局部参数替代固定的全局参数，采用参数式片上偏差技术结合路径分析模式进行建模。实验结果表明，参数式片上偏差与路径相结合建模的分析方法相较于先进式片上偏差技术，WNS优化了约56.2%,TNS改善了约82.2%，总违例路径减少了58.7%，节省了高达50.8%的时序分析时间，验证了参数式片上偏差与路径相结合的方法的优越性，降低了悲观度，提高了时序精确性，缩小了设计周期。
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  基于重加权图拉普拉斯正则化的时变图信号重构算法

  何丽梅, 蒋俊正

  桂林电子科技大学学报. 2024, 44(04): 409-415. https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.202391

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  针对实际观测到的时变信号由于噪声污染、机器故障等引起数据缺失，从而导致后续数据处理结果不准确的问题，提出了一种基于重加权图拉普拉斯正则化（Reweighted GLR）的时变图信号重构算法。首先，该算法根据数据的空间距离信息构建图模型；其次，根据图模型中时变图信号的空间域平滑特性将时变图信号重构问题归结为一个无约束优化问题；最后，利用重加权迭代算法求解该优化问题。该方法随时间变化对边权重进行调整，动态更新图拉普拉斯矩阵，以此刻画数据随时间变化时的内在关联性，充分利用了时变图信号的时间-空间关联性。仿真结果表明，所提出的算法与基于时变图信号空间域图平滑性的重构算法相比，进一步挖掘了时变图信号的时间关联性，降低了重构误差，提高了重构性能。
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  基于改进YOLOv5s的监控视频车流量检测

  熊显名, 刘雨鑫, 黎恒

  桂林电子科技大学学报. 2024, 44(04): 416-426. https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.2022328

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  针对监控视频中车流量统计准确率不高，多车型车辆检测跟踪精度低、鲁棒性差等问题，提出了一种基于改进YOLOv5s的目标检测算法与DeepSort跟踪算法相结合的车流量检测方法。该方法对YOLOv5s的特征提取网络进行重构，以强化对目标重要特征的提取，提高检测器的检测精度。首先在Backbone主干网络中引入Swin Transformer模块，替换原算法中部分C3模块，增强模型全局化建模的能力，更好地捕捉上下文特征信息，扩大模型的感受野。然后对比不同的注意力机制，选择在Neck网络中接入GAM注意力，增强信息在通道与空间维度之间的跨维交互作用，减少信息损失，以强化网络的性能。最后对DeepSort跟踪算法的特征提取网络部分进行优化，并在车辆重识别数据集上重新进行训练，使其更适合对车辆的跟踪。实验结果表明，改进后的YOLOv5s与原算法相比提高了2.04%，在结合DeepSort算法后，在白天、傍晚、夜间等不同光照条件下车流量统计准确率分别达到97.5%、95.7%、85.1%。
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  基于毛细管光纤的微粒操纵及传感应用

  宋念念, 王瑞, 来小雨, 兰艺海, 姜晓雯, 苑立波, 邓洪昌

  桂林电子科技大学学报. 2024, 44(04): 427-440. https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.202316

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  空芯光纤（HCF）是非线性光学、光纤传感和激光器等领域的强大载体，它包括空芯光子带隙光纤（PBF）、光子晶体光纤（PCF）、石英毛细管光纤（COF）以及多孔光纤（MHF）等。其中，由管状包层和空气孔组成的石英毛细管光纤具有特殊的空芯结构，使其在与其他特种光纤熔接后，可制备出一系列结构简单、灵敏度高、响应速度快的级联结构传感器件。近年来，随着光纤加工技术的进步，研究人员可以自由地设计具有更高精度和光学质量的复杂光纤形状。本文利用毛细管光纤作为新型光纤集成光子器件的载体平台，综述了其在光镊领域的应用，如类贝塞尔光束的产生、传输过程和微粒的捕获、旋转、分流等光操纵过程；分析了其在应用于传感领域时，基于法布里-珀罗干涉（FPI）、反谐振（AR）、马赫-曾德尔干涉（MZI）、多模干涉（MMI）和长周期光纤光栅（LPFG）等干涉机制所制得的高灵敏度传感器件的优势；总结和展望了基于毛细管光纤的光操纵器件和光传感器件在制备和应用方面的一般规律。