On the Criteria of Instability for Electrochemical Systems

Both cyclic-voltammetry-based and impedance-based experimental criteria that have been developed recently for the oscillatory electrochemical systems are critically appraised with two typical categories of oscillators.Consistent conclusions can be drawn by the two criteria for the category of oscillators that involve the coupling of charge transfer mainly with surface steps(e.g.ad-and desorption)such as in the electrooxidation of C1 organic molecules.Whereas,impedance-based criterion is not applicable to the category of oscillators that involve the coupling of charge transfer mainly with mass transfer(e.g.diffusion and convection) such as in the Fe(CN)6^3- reduction accompanying periodic hydrogen evolution.The reason is that the negative impedance cannot include the feedback information of convection mass transfer induced by the hydrogen evolution.However,both positive and negative nonlinear feedbacks,i.e., the diffusion-limited depletion and convection-enhanced replenishment of the Fe(CN)6^3- surface concentration,that coexist between the bistability,i.e.,Fe(CN)6^3- reduction with and without hydrogen evolution at lower and higher potential sides respectively,are all reflected in the crossed cyclic voltammogram(CCV).It can be concluded that the voltammetry-based criterion(in time domain)is more intuitive,less time-consuming and has a wider range of applications than the impedancebased one (in frequency domain).     

INFLUENCE OF SPIN AND CHARGE FLUCTUATIONS ON THE HIGH-Tc SUPERCONDUCTIVITY

In the framework of the weak coupling theory of superconductivity, we have proved that spin and charge fluctuations in the high-T_c superconductors can pro-duce respectively, pair-breaking and pair-forming effects on the superconductivity resulting from the "generalized BCS mechanism". With the coupling constant for spin fluctuations larger than that for charge fluctuations, they combine to produce a temperature-dependent effective pair-breaking effect, which makes T_c decrease more rapidly than Δ(0), the superconducting gap at T=0, and therefore, enhances the ratio 2Δ(0)/T_c. This provides a reasonable physical interpretation for the relevant experimental results.     

4G载波向5G重耕之前的5G业务覆盖能力研究

为了满足低成本建设5G广覆盖网络的需求,需要提前研究低频3G、4G网络向5G重耕的最佳方案。在没有进行重耕,因而没有理想的低频5G测试环境的情况下,采用理论分析的手段进行重耕后的覆盖能力估算。以未来L900重耕用于5G广覆盖为例,探讨了链路预算的关键设定、模型选择等问题,并通过多个本地网实际测试数据间接验证估算结果的合理性。所得结论已实际应用于某大运营商对全国900 MHz网络的规划方案,对于指导网络重耕具有重要的借鉴意义,也为面向覆盖和感知的6G网络演进及重耕提供了参考模型。     

集束实验针孔成像与仿真分析北大核心CSCD

在激光装置实验中,通过小孔成像原理可获取黑腔靶中发射的X光图像的时间积分。提出一种3倍放大的新型成像设备用于集束实验,通过在与靶轴线夹角30°方向安装带多层镜选能的成像设备从而获取低能和高能段的X光时间积分图像,观察腔壁的再辐射现象。开展了用于集束实验针孔相机的研制工作,包括光路设计与结构设计,通过离线进行测试,在线实验进行打靶考核。进行成像光路仿真,模拟计算了两种镜子的选能效果,并通过光路仿真得到了多层镜、滤片和谱分布对成像结果的影响。采用FLASH对实验辐射场分布进行仿真,作为成像仿真的输入。最后,将此设备获取的成像结果与仿真计算得到的结果进行比较,实验结果与仿真结果基本一致,得到了X光信号强度的分布情况,获取了理想的实验数据,加深了对内部物理现象的理解。由此,建立了针孔成像的仿真能力,能够对成像结果进行预判,指导针孔相机的设计。     

不同鉴别阈值条件下SiPM光子计数激光雷达探测模型及性能分析

硅光电倍增管（Silicon Photomultiplier, SiPM）具有极高的探测灵敏度和响应速度,且在多光子条件下具有较高的动态范围以及线性响应的特性,在光子计数激光雷达应用中有独特的优势。然而,由于SiPM多像元、单时间通道的工作模式,其输出电压信号相较于其他单光子探测器更大概率出现脉冲堆叠现象,不同鉴别阈值条件下的SiPM探测过程更为复杂。针对该问题,本文建立了SiPM光子事件响应模型,以此为基础分析了由脉冲堆叠引发的屏蔽效应和触发效应两种特殊情况的时域分布,最终建立了SiPM半解析的探测概率与虚警概率模型。同时,搭建了基于SiPM探测器的光子计数雷达系统,通过观察实测输出电压波形以及光子点云分布与理论模型相符（R²>0.95）。通过查全率与查准率对不同鉴别阈值的SiPM光子点云分布进行定量评价,并给出最优鉴别阈值区间,这对基于SiPM的光子计数激光雷达系统硬件参数的优化设计以及探测性能的定量分析具有重要的指导意义。     

用于空间BIB探测器的0.3 W@4.2 K大冷量轻量化低温系统

大阵列BIB探测器由于其高量子效率和低暗电流而成为广泛的研究对象,特别是在空间应用方向。如2021年发射的詹姆斯韦伯太空望远镜,它已经进行了许多重要的天文观测。一个稳定、高效、轻量化的液氦温区低温系统对BIB探测器的运行至关重要。氦节流制冷机可取代传统的大容积液氦杜瓦,能满足空间液氦温区的制冷要求。为了同时提高4.2 K的制冷量并减轻重量,提出了一种0.3 W@4.2 K的大冷量轻量化的4.2 K低温制冷系统。并且在现有0.1 W@4.1 K制冷量的低温系统上进行实验,验证了该系统的设计方法。在不同的冷却温度区采用不同的冷却方法,以实现冷却的高效性和轻便性。开发了一个新的集成斯特林制冷机,在80 K时提供高效的一级预冷,制冷量为15 W,重量仅为4.5 kg;二级预冷采用主动活塞调相的15 K脉管制冷机,制冷量为0.9 W。此多级低温制冷系统通过耦合氦气JT循环,可以在4.2 K时提供0.3 W的制冷量,输入功低于1.8 kW。此系统将为正在快速发展的红外天文观测所需的空间BIB探测器提供保障。     

面向蜂巢式微机电陀螺模态交换工作模式的卡尔曼滤波

该文对模态交换工作模式下的蜂巢式微机电陀螺进行了噪声成分分析,并建立了噪声模型。提出采用卡尔曼滤波降低陀螺输出白噪声的方法,从而提升陀螺的静态性能,该方法可用于惯性寻北。实验结果表明,经滤波后陀螺输出在采样时间1 s下与未滤波前的平滑时间100 s下的陀螺输出噪声水平相当。陀螺输出白噪声幅值降低,从而缩短寻北时间。实际应用中,最短寻北时间可由卡尔曼滤波初值收敛后的时间进行标定。     

基于自校准技术的半球谐振陀螺正交误差的辨识补偿

在静电刚度校正技术的基础上,结合自校准算法,该文提出了一种实时辨识补偿正交误差的理论模型,并在两件套平面电极的半球谐振陀螺上进行了理论仿真和实验验证。结果表明,该方法不仅适用于半球谐振陀螺的力平衡和全角两种工作模式,还适用于虚拟进动的情况。此外,该文提出的补偿方法不会影响正交环路的控制精度,且对陀螺检测和驱动电路的增益和相位误差不敏感。     

一种变压器巴伦馈电的超短波紧耦合阵列天线

紧耦合阵列天线(Tightly Coupled Array, TCA)具有超宽带、低剖面、宽角扫描等特点,近年来受到国内外学者的广泛关注。然而,在甚高频(VHF)、特高频(UHF)频段TCA 由于馈电网络设计困难等原因现有的研究报道很少。为了填补这一空白,本文设计并测试了一款变压器巴伦馈电的TCA,利用变压器巴伦解决了单元平衡馈电困难问题,同时采用短路枝节抑制E面共模谐振,采用频率选择表面(FSS)匹配层改善宽角扫描阻抗匹配。实测结果表明,该天线在110~520 MHz 频带内、±40°扫描角范围内电压驻波比<2.5,和仿真结果吻合。     

人工噪声辅助的多用户安全传输方法

针对传统人工噪声辅助的安全传输方法无法适用于发射天线数等于接收天线数的多用户(Multiuser, MU)多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)系统的问题,提出了一种人工噪声辅助的多用户安全传输新方法。通过合理设计人工噪声与预编码矩阵,该方法可在同时满足所有用户传输需求的基础上,显著提升发射天线数等于接收天线数的MU-MIMO系统的安全性。同时,针对提出的方法进行了检测算法与平均保密速率的推导与分析。理论分析与仿真结果表明,所提方法可有效提升无线通信系统的安全性,在信噪比为20 dB时,该方法较传统方法的平均保密速率提升达到120%。