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一种基于任意高阶SETD方法的局部时间步进算法:在多尺度电磁分析中实现指数级收敛与计算效率的提升
摘要:本文提出了一种用于瞬态电磁场仿真的任意高阶谱元时域方法(LTS-ADER-SETD),该方法采用了局部时间步进(LTS)技术。通过将时间导数替换为空间导数,全面推导出了基于二阶波动方程的LTS-ADER-SETD方法的表达式。该技术的创新之处在于无需时间同步约束即可实现子域间的耦合,这得益于对局部时间步进(LTS)方案的统一处理。随着时空离散化阶数的提高,该方法能够显著降低计算误差,并大幅提升多尺度电磁分析的计算效率。数值收敛结果表明,即使在极大的时间步长比下,该方法在空间域和时间域中也具有很高的精度。进一步的验证表明,该方法在处理元素尺寸变化较大的电磁问题时仍能保持较高的计算效率。引言
来源:IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques
时间:2025-12-04
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迈向毫米波晶圆级测量的智能探测器:利用激光微加工技术实现玻璃的先进封装
摘要:本文介绍了用于晶圆上主动测量的地-信号-地(GSG)探针的研制过程。这些探针采用飞秒激光微加工技术制造,分辨率介于5到10微米之间。探针由厚度为100微米的Schott AF32玻璃基板制成,该基板与厚度为10微米的镍片结合在一起,从而提高了机械耐用性和电气性能。选择镍作为探针尖端材料是因为其具有优异的机械硬度和电气性能,可以有效降低接触电阻并延长探针使用寿命。机械测试表明,仅由玻璃制成的探针在196毫牛顿的接触力下就会失效,而镍-玻璃复合探针则能承受高达667毫牛顿的力。此外,四线测量结果显示,在6毫牛顿以上的接触力下,探针仍能保持低电阻(小于0.05欧姆)。此外,本文还介绍了一种基于
来源:IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques
时间:2025-12-04
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129–145 GHz 低噪声放大器波导模块,适用于 CMOS 技术,具备低损耗的芯片到波导的过渡结构
摘要:本文介绍了一种用于D波段频率工作的CMOS低噪声放大器(LNA)芯片的波导模块。提出了一种宽带、低损耗的芯片到波导的转换方案,用于将体硅CMOS芯片封装到波导模块中。为了降低与硅基板相关的高损耗,采用一种市售的低成本工艺将基板磨薄至37微米(μm)的厚度。经过磨薄的芯片集成了用于转换的片上偶极子天线,并安装到标准的WR-6.5波导中。测量结果显示,该转换方案的插入损耗在110至170 GHz范围内为2.0±0.6 dB,覆盖了整个D波段频率。所提出的芯片到波导的转换方案应用于采用28纳米(28-nm)CMOS工艺制造的D波段LNA芯片。该LNA波导模块在138.5 GHz时实现了13.1
来源:IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques
时间:2025-12-04
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面向5G高频应用的双模声表面波滤波器混合集成技术研究
随着5G时代对高速大容量数据传输需求的爆发式增长,第三代合作伙伴计划发布的5G新无线电技术规范对信号处理能力提出了前所未有的要求。特别是在增强移动宽带应用场景下,技术指标要求系统容量比4G提升1000倍,峰值速率达到多Gbps级别。这一性能飞跃推动了3GHz以上高频频谱的采用,以及超过12%至24%的分数带宽分配需求。作为频率选择和干扰抑制的关键射频处理组件,声学滤波器面临着在高频条件下实现更宽带宽的重大技术挑战。传统的声表面波器件基于LiNbO3和LiTaO3材料,相比氮化铝体声波器件具有带宽更宽、尺寸更小、工艺更简单等优势。近年来,基于压电异质衬底的声表面波器件取得多项突破并已实现商业化应
来源:IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques
时间:2025-12-04
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Corsair:面向生成式AI推理的内存计算芯粒架构创新与效能突破
随着生成式人工智能(GenAI)的爆发式增长,大语言模型(LLM)和推理模型(RM)已成为现代AI系统的核心基石。然而,这些模型在推理阶段暴露出严峻的计算效率问题:传统GPU架构的算力增长与内存带宽提升严重失衡,导致LLM推理过程中高达90%的时间耗费在内存数据搬运而非实际计算上。这种被称为"内存墙"的瓶颈现象,使得即使是最先进的GPU在处理LLM推理时,也难以同时满足低延迟和高吞吐量的需求。更为棘手的是,新一代推理时计算(Inference-Time Compute)范式要求模型通过多轮迭代推理提升精度,例如1B参数模型通过128次推理迭代可达到8B参数模型的精度水平,但代价是推理延迟增加9
来源:IEEE Micro
时间:2025-12-04
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基于可持续扩散的激励机制:用于工业网络物理系统中由生成式人工智能驱动的数字孪生技术
摘要:工业网络物理系统(ICPSs)是现代制造业和工业不可或缺的组成部分。通过在产品生命周期中数字化数据,ICPSs中的数字孪生(DTs)实现了从当前工业基础设施向智能和适应性基础设施的转变。得益于数据处理能力,生成式人工智能(GenAI)可以驱动数字孪生的构建和更新,从而提高预测准确性,并为多样化的智能制造做好准备。然而,利用工业物联网(IIoT)设备共享传感数据以构建数字孪生的机制容易受到逆向选择问题的影响。在本文中,我们首先开发了一种由GenAI驱动的ICPSs数字孪生架构。为了解决信息不对称导致的逆向选择问题,我们提出了一个契约理论模型,并开发了一种基于可持续扩散的软Actor-Cri
来源:IEEE Transactions on Industrial Cyber-Physical Systems
时间:2025-12-04
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信息导向控制:数据驱动与学习型控制方法在安全关键系统中的应用突破
当智能机器日益融入人类生活,如何确保它们在复杂环境中安全可靠地运行,成为控制科学领域的核心挑战。特别是在康复医疗和水下探索等安全关键场景,系统需要应对非结构化物理环境、不完美的传感通信以及动态变化的人力生理状态等多重不确定性。传统控制方法难以在这些条件下提供充分保障,亟需能够自适应学习并保持严格性能保证的新范式。针对这一挑战,慕尼黑工业大学信息导向控制讲席教授Sandra Hirche团队在《IEEE Control Systems》发表的综述文章,系统阐述了其团队在数据驱动与学习型控制领域的前沿探索。该研究聚焦于将机器学习嵌入控制回路,开发出既能从数据中学习提升性能,又能维持稳定性与安全形式
来源:IEEE Control Systems
时间:2025-12-04
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游戏、媒体、人工智能与区块链融合驱动消费电子技术新浪潮
消费电子技术正以前所未有的速度演进,游戏、媒体、人工智能(AI)与区块链的深度融合,正在重塑人们与数字世界交互的方式。如今的设备不再仅仅是内容的被动传递者,而是化身为沉浸式体验的创造者、智能交互的使能者,以及用户行为与环境的自适应者。然而,在这一片繁荣的背后,诸多挑战也随之浮现:如何在高性能计算需求与日益严峻的能源消耗之间取得平衡?如何在虚拟世界中创造更具真实感和情感共鸣的交互体验?如何在分布式智能系统中确保用户隐私与数据安全?这些问题的解答,对于消费电子技术的可持续发展至关重要。本期《IEEE Consumer Electronics Magazine》汇聚了多篇前沿研究,旨在从不同维度应对
来源:IEEE Consumer Electronics Magazine
时间:2025-12-04
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自动化领域前沿研究进展与创新应用探析
随着工业4.0时代的到来,自动化技术已成为推动现代工业发展的核心驱动力。然而,面对日益复杂的生产环境和多样化的控制需求,传统自动化系统在适应性、智能化程度等方面仍存在明显局限。特别是在智能制造、智慧城市等新兴领域,如何实现系统的高效协同与自主决策成为亟待突破的关键问题。为应对这些挑战,研究人员在《IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica》上发表了系列创新性研究成果。该期刊作为IEEE与中国自动化学会联合出版的重要学术平台,持续关注自动控制、系统理论与工程、机器人学、人工智能等前沿方向。研究团队通过深入探索智能控制算法、模式识别技术、信息处理方法等核心领域,致力
来源:IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica
时间:2025-12-04
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直觉模糊认知映射在通风室内空间疾病传播风险评估中的创新应用
在当今全球旅游业快速发展的背景下,邮轮旅游作为一种独特的休闲方式正受到越来越多旅客的青睐。然而,邮轮上高密度的人群、封闭的环境以及共享的通风系统,为空气传播疾病如SARS-CoV-2的快速扩散创造了理想条件。疫情期间,多艘邮轮上报告的感染病例和疫情暴发,凸显了这一问题的重要性。SARS-CoV-2病毒主要通过空气传播,当感染者咳嗽、打喷嚏或说话时,病毒颗粒被排入空气中,在通风不良的区域可能长时间悬浮,增加了附近个体的暴露风险。传统的风险评估方法主要依赖流行病学建模、知识驱动方法和概率方法,这些方法往往缺乏对实时条件的适应性,且难以应对新兴病原体。虽然世界卫生组织等机构已开发基于专家驱动的风险评
来源:IEEE Access
时间:2025-12-04
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基于人工时滞的电力变流器组网型控制数字化实现方法
随着可再生能源占比的持续提升,电力系统正经历着从传统同步发电机主导到电力电子变流器广泛接入的结构性变革。在这一转型过程中,电力电子变流器的控制策略尤为关键,它直接关系到电网的稳定运行和电能质量。目前变流器主要采用两种控制范式:并网型(grid-following)和组网型(grid-forming)。并网型变流器依赖于电网电压的相位信息,通过锁相环(PLL)跟踪电网频率,但在电网阻抗较大的弱电网条件下,锁相环易引发稳定性问题。相比之下,组网型变流器通过控制交流侧电压,能够自主建立电网电压和频率,犹如一个虚拟的同步发电机,从而在弱电网甚至无源网络中表现出显著优势。在众多组网控制方法中,基于同步机
来源:IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica
时间:2025-12-04
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基于动态视觉与时空模式一致性的智能微振动估计方法及其在旋转机械状态监测中的应用
在工业设备状态监测领域,微振动信号如同机械设备的"心电图",能有效反映设备健康状态。传统接触式传感器(如加速度计)需要直接安装在被测设备表面,在空间受限或高温高压等特殊工况下难以实施;而主流非接触测量方法各有局限——高速相机对环境光照敏感,涡流传感器对工作距离要求苛刻,激光测振仪则成本高昂且设置复杂。这些技术瓶颈严重制约了工业现场振动监测的推广应用。近年来兴起的事件相机(event camera)为突破这一困境带来了曙光。这种受生物视觉启发的传感器能异步检测像素级亮度变化,具备微秒级时间分辨率、高动态范围和低功耗等优势。然而现有基于事件相机的振动监测方法大多将事件流压缩成传统图像帧进行分析,导
来源:IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica
时间:2025-12-04
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电动汽车电池-超级电容混合储能与太阳能集成能量管理综述:技术前沿与未来展望
随着电动汽车技术的飞速发展,人们对高效、可靠且可持续的能量存储与管理方案提出了更高要求。传统单一电池系统在应对剧烈波动的功率需求时显得力不从心——加速时电池输出压力骤增,制动时能量回收效率有限,更不用说电池在频繁充放电循环中寿命衰减的隐患。正是在这样的背景下,将高能量密度的电池与高功率密度的超级电容相结合的混合储能系统(HESS)应运而生,而太阳能光伏(PV)的加入更为电动汽车注入了绿色能源的新活力。然而,混合系统的优势能否充分发挥,关键取决于能量管理系统(EMS)的协调能力。它需要在动态行驶条件下智能分配电池、超级电容和太阳能之间的功率流,同时兼顾电池寿命延长、再生制动最大化等多重目标。这正
来源:IEEE Access
时间:2025-12-04
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基于迭代加权紧凑聚类变换的独立小车系统轴承故障诊断分布重塑方法研究
在现代工业自动化领域,独立小车系统(Independent Cart System, ICS)作为精密输送设备,其可靠运行对生产效率至关重要。然而,这类系统独特的运动特性——小车沿轨道高速平移的同时,轴承自身还在旋转——带来了传统旋转机械所没有的诊断挑战。频繁的速度反转、短暂的瞬态过程以及复杂的轴承布置,使得振动信号呈现出高度非平稳特性,传统的基于平稳假设的诊断方法往往力不从心。更棘手的是,工业现场标签数据稀缺、计算资源有限,而深度学习等方法又面临数据饥渴、超参数敏感等难题,迫切需要一种轻量、无监督且能适应非平稳工况的智能诊断方案。针对这一工业痛点,来自意大利摩德纳雷焦艾米利亚大学的研究团队在
来源:IEEE Access
时间:2025-12-04
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面向时变资源分配问题的预定义时间分布式优化新方法
在智能电网调度、农业生产规划等动态场景中,资源分配问题往往面临着双重挑战:一方面,市场需求和生产条件会随时间推移不断变化;另一方面,传统的分布式优化算法需要无限长时间才能收敛到最优解,难以满足实际应用的实时性要求。现有研究虽然能够处理静态资源分配问题,但对于目标函数和约束条件同时随时间变化的复杂场景,特别是要求在规定时间内完成优化决策的情况,仍缺乏有效的解决方案。发表于《IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica》的这项研究,提出了一种创新的预定义时间分布式优化方法,彻底改变了动态资源分配问题的处理范式。研究团队设计的多智能体系统(MAS)控制协议,能够保证在用
来源:IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica
时间:2025-12-04
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基于加权Lp拟范数与各向异性总p变分正则化的叠前三参数反演方法研究
在地球物理勘探领域,精确获取地下介质的纵波速度(VP)、横波速度(VS)和密度(ρ)等弹性参数,对于储层预测和油气识别至关重要。叠前地震反演技术通过分析振幅随入射角的变化关系,为揭示地下物性信息提供了有力手段。然而,传统的反演方法常常面临病态性问题,导致解不唯一且不稳定,同时对于地层边界的刻画能力有限,难以满足复杂储层精细表征的需求。常规的正则化技术虽然在改善反演稳定性方面发挥了一定作用,但其稀疏恢复能力往往不足,影响了反演结果的分辨率和准确性。针对上述挑战,一篇发表在《IEEE Access》上的研究论文提出了一种创新的解决方案——ATpV-Lp叠前三参数反演方法。该方法首次将重加权Lp拟范
来源:IEEE Access
时间:2025-12-04
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基于无线能量传输的双极性栅极信号驱动方法及其在高压功率半导体中的应用研究
随着6.6kV以上电机驱动逆变器和10-1000kV高压直流输电(HVDC)变流器的广泛应用,高压功率半导体器件的栅极驱动电路面临着严峻的绝缘挑战。传统方案通常将驱动电路置于高电位区域,采用脉冲变压器、光电耦合器或隔离型DC-DC变换器实现绝缘,但在数千伏以上电压等级中,非集成式光电耦合器与绝缘变压器的使用不仅存在可靠性隐患,还存在光纤强度不足和漏电流等问题。无线功率传输(WPT)技术因其能够消除物理接触而备受关注。近年来,虽有研究将WPT用于高压侧栅极驱动电路的供电,但仍需配合光电耦合器传输控制信号,且高压侧仍需保留完整的驱动电路。为此,东京工业大学的研究团队提出了一种创新性的驱动方案:将栅
来源:IEEE Access
时间:2025-12-04
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基于异步PQMS数据的谐波状态估计方法及其在电网谐波治理中的应用研究
随着分布式能源广泛接入和电力电子设备大规模应用,电力系统谐波污染问题日益严重。谐波畸变会导致系统效率降低、设备故障频发、使用寿命缩短等严重后果。谐波监测是实施谐波治理的前提条件,但由于测量装置成本高昂,在所有节点和支路上部署监测设备并不现实。因此,基于有限测量数据估计整个系统的谐波状态,对电力系统谐波治理具有重要意义,这一难题被称为谐波状态估计(Harmonic State Estimation)。传统谐波状态估计方法大多依赖于理想的实时同步测量数据,如相量测量单元(PMU)提供的实时同步相量。然而在实际工程中,特别是中国的电能质量在线监测系统(PQMS)环境下,数据呈现明显的非实时和异步特性
来源:IEEE Access
时间:2025-12-04
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标准CMOS工艺集成自淬灭主动恢复单光子雪崩二极管(SQUARE)的创新研究
在量子通信、激光雷达(LiDAR)和生物传感等前沿领域,单光子探测技术正发挥着越来越重要的作用。传统的光电倍增管(PMT)和超导纳米线单光子探测器(SNSPD)虽然性能优异,但需要高压、真空或低温环境,限制了其大规模应用。而互补金属氧化物半导体(CMOS)单光子雪崩二极管(SPAD)因其室温工作、低成本和高集成度优势,成为最具潜力的替代方案。然而,CMOS SPAD面临一个根本性矛盾:被动淬灭方式会导致微秒级的漫长恢复时间,而主动淬灭虽然速度快,却需要复杂的外围电路,显著降低了填充因子和阵列密度。针对这一技术瓶颈,加州大学圣地亚哥分校的研究团队在《IEEE Access》上发表了一项突破性研究
来源:IEEE Access
时间:2025-12-04
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基于盲相位中心估计的位移半球形车载天线校准方法
摘要:本文提出了一种基于盲相位中心估计的移动车辆天线有效校准方法。该方法首先使用球面到平面的投影以及卷积-反卷积技术,计算沿x轴、y轴和z轴不同平面位置下的相位差之和。接着,确定相位差之和最小的虚拟相位中心。然后利用偏移校准方法来补偿实际测量中心与虚拟相位中心之间的偏差。仿真和实测结果表明,与以往的研究相比,该方法能够以较高的精度(最大精度提升分别接近9%和10%)准确重建远场辐射模式,且具有较大的便捷性和适用性。引言球面近场测量系统能够以较高的精度表征近场和远场辐射特性[1]、[2]、[3]。在许多情况下,测量坐标系的原点无法与其天线的相位中心对齐[4],尤其是对于安装在车辆上的天线而言。如
来源:IEEE Antennas and Propagation Magazine
时间:2025-12-04