《片上电感及忆阻器基复杂系统设计仿真》

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(一)项目所属的学科技术领域:

该项目属于半导体电子器件和非线性电路系统理论与应用学科技术领域,片上电感、忆阻器及以其为基础的系统设计是电子电路设计技术的关键问题之一,缺乏高性能片上电感成为制约集成电路发展与高性能芯片系统实现的主要瓶颈之一。忆阻器是一种具有记忆特性的非线性电路元件,忆阻器基复杂系统的构建、分析、同步及参数辨识是其应用于保密通信、微弱信号检测等领域的前提。

(二)主要研究内容:

(1)通过多路径交叉连接技术,抑制了螺旋电感趋肤效应与邻近效应,提高了片上螺旋电感的品质因数。提出了零点影响因子来表征零点对传递函数的影响,实现了高精度、宽频带片上螺旋电感模型的建立。(2)提出了基于传输线理论的去嵌技术去除测试结构对测试数据的影响,提高了测试精度,并通过电磁仿真软件,验证了去嵌技术的正确性与精确性。(3)基于磁控忆阻器模型,构建了新的忆阻型混沌Lorenz复系统、忆阻型超混沌LÜ复系统,从仿真的角度,基于Lyapunov指数、时域波形图、相图等对两个系统动力学行为进行了分析。(4)基于Lyapunov稳定性理论及自适应控制方法,为同构忆阻型混沌Lorenz复系统设计了修正投影同步控制器;为含未知参数的同构忆阻型超混沌LÜ复系统设计了自适应广义复同步控制器和参数辨识更新率,为含未知参数的异构忆阻型混沌复系统及其他混沌复系统设计了自适应广义复同步控制器和参数辨识更新率。

(三)科学发现点和科学价值:

(1)提出的多路径交叉连接技术能够提高片上电感品质因数,该技术可应用于片上单端电感、差分电感、叠层电感及变压器等元件设计中。提出的片上元件宽带建模技术可以实现片上元件微波及毫米波建模。(2)提出的去嵌技术不仅能去除片上元件的开路寄生与短路寄生,还能够去除连接金属线引入的寄生,提高元件测试精度。(3)构建的忆阻器基Lorenz复系统与忆阻器基超混沌LÜ复系统具有对称与不变性、耗散性,具有无穷多个稳定或不稳定的平衡点,比忆阻器基实系统具有更为复杂的动力学行为,如周期、分岔、混沌、超混沌、瞬态混沌、动力学行为初值敏感性等。(4)提出的自适应广义复同步方法能使忆阻器基混沌(超混沌)复系统间的同步得以快速实现,未知参数得以准确辨识,将其应用于混沌保密通信,可以提高通信的安全性能和传输效率。

(四)同行引用评价:

该项目在IEEE Transactions on Electron Devices、Entropy等国际著名学术期刊和会议上发表论文20余篇,其中8篇代表作Google Scholar他引58次,SCI他引36次。引用者来自16个国家/地区。该项目申请实用新型专利3项,第一完成人主持完成的安徽省自然科学基金结题评价为优秀。

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