一种面向PUF的模糊提取器设计与实现

1

作者 宋敏特 侯凯 +2 位作者 茹占强 王争光 宋贺伦 《中国科学院大学学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第1期127-135,共9页

基于SRAM等方案实现的物理不可克隆函数(PUF)易于受电压变化、热噪声等环境因素影响,存在可复现性较差的内在缺点,因此极大限制了其在密码和通信等领域的应用。借助BCH码的精确纠错译码特性,设计了一种具有大纠错容量的模糊提取器,用于... 基于SRAM等方案实现的物理不可克隆函数(PUF)易于受电压变化、热噪声等环境因素影响,存在可复现性较差的内在缺点,因此极大限制了其在密码和通信等领域的应用。借助BCH码的精确纠错译码特性,设计了一种具有大纠错容量的模糊提取器,用于实现SRAM原始数据的重建。搭载本设计的SRAM PUF芯片在华虹宏力0.11μm CMOS平台制造,模糊提取器部分消耗面积为306267μm 2,搭载的本源BCH码具有127 bit的码长和27 bit的纠错能力,满足PUF的实际应用需求。 展开更多

关键词 物理不可克隆函数 BCH码 模糊提取器 数字集成电路设计

下载PDF 职称材料

改进CORDIC算法实现及其在边缘检测中的应用

2

作者 吴昊 刘楠 +2 位作者 丁朋 茹占强 宋贺伦 《电子测量技术》 北大核心 2023年第16期148-157,共10页

针对图像处理中的超越函数的计算,对传统的CORDIC算法进行研究改进,设计并实现了定点、浮点计算的硬件单元。提出两种CORDIC算法迭代的微旋转角度,扩展了函数计算的定义域,并采用角度编码的方式减少了三角函数计算的迭代次数。可在向量... 针对图像处理中的超越函数的计算,对传统的CORDIC算法进行研究改进,设计并实现了定点、浮点计算的硬件单元。提出两种CORDIC算法迭代的微旋转角度,扩展了函数计算的定义域,并采用角度编码的方式减少了三角函数计算的迭代次数。可在向量模式下实现反正切、开方以及旋转模式下正弦、余弦这4种超越函数的计算。定点、浮点单元均采用流水线的结构设计,可通过模式配置选择计算的函数。浮点单元采用IEEE-754单精度浮点数的格式,数据通路包括对阶、迭代、规格化,以24个时钟周期完成一次浮点数的计算。编写SystemVerilog平台的验证,定点计算精度最差为10^(-3),浮点计算误差为10^(-7),并在FPGA上进行板级验证,32 bit定点数计算最大工作频率可达243.9 MHz,相比传统的CORDIC算法占用的资源更小。将改进的定点CORDIC算法应用于图像Sobel边缘检测,边缘更加清晰,成像速度更快,并搭建FPGA图像数据采集、处理与显示系统,完成算法处理的实际验证。 展开更多

关键词 坐标旋转数字计算机算法 超越函数计算 现场可编程门阵列 边缘检测

原文传递

应用于聚光光伏模组的全反射式二次聚光器的设计与性能分析 被引量：19

3

作者 茹占强 安志勇 +4 位作者 宋贺伦 李望 卢鑫 于秋水 张耀辉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第2期262-266,共5页

当前聚光光伏系统存在很多问题,比如跟踪器的跟踪精度偏低、聚焦光斑强度分布不均匀、聚焦光斑的形状跟太阳电池不匹配等,二次聚光器可以解决这些问题,从而提高高倍聚光光伏系统的光电转换效率。对高倍聚光光伏系统中的菲涅耳透镜和二... 当前聚光光伏系统存在很多问题,比如跟踪器的跟踪精度偏低、聚焦光斑强度分布不均匀、聚焦光斑的形状跟太阳电池不匹配等,二次聚光器可以解决这些问题,从而提高高倍聚光光伏系统的光电转换效率。对高倍聚光光伏系统中的菲涅耳透镜和二次聚光器的聚光原理进行了简要分析,重点对全反射式二次聚光器进行了二维聚光的理论分析,并配合非成像光学的光线追迹方法,设计并加工了应用于某高倍聚光光伏系统的全反射式二次聚光器。对该二次聚光器的主要性能进行了仿真分析及评价,结果表明:该聚光器能提高高倍聚光光伏系统的整体性能。 展开更多

关键词 二次聚光器 菲涅耳透镜 光线追迹

原文传递

基于LabVIEW对NV色心的频率扫描设计

4

作者 郝坤坤 宋贺伦 +2 位作者 茹占强 刘楠 马万太 《工业控制计算机》 2023年第9期60-61,63,共3页

为实现对金刚石氮空位(Nitrogen-Vacancy,NV)色心的频率扫描,基于LabVIEW,通过USB协议进行通信,将原有测频的软件进行整改,设计了频率扫描系统,介绍了系统的整体结构以及一些关键的程序框图,验证了系统的性能。结果显示:系统可以满足在... 为实现对金刚石氮空位(Nitrogen-Vacancy,NV)色心的频率扫描,基于LabVIEW,通过USB协议进行通信,将原有测频的软件进行整改,设计了频率扫描系统,介绍了系统的整体结构以及一些关键的程序框图,验证了系统的性能。结果显示:系统可以满足在频率2.6 GHz~3.2 GHz,扫频步长最小0.1 MHz,扫频间隔时间0.1 ms的情况下进行扫频操作,已在项目中流畅稳定运行。LabVIEW开发周期较短,易于维护与拓展,后期可开发集成功率扫描模块,实现功率检测。 展开更多

关键词 LABVIEW NV色心 USB协议 频率扫描 扫频步长

下载PDF 职称材料

高效非成像聚光光学系统设计与性能分析 被引量：2

5

作者 茹占强 宋贺伦 +5 位作者 吴菲 宋盛星 朱煜 殷志珍 刘登科 张耀辉 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期30-37,共8页

针对菲涅尔透镜存在实际光学效率偏低的问题,本文设计了一种由非球面透镜和棒锥镜组成的高效非成像聚光光学系统。在光学设计软件Zemax的序列模式下对非球面透镜进行了优化设计,通过最大程度地减小球差,像面光斑的几何半径从42 mm降到了... 针对菲涅尔透镜存在实际光学效率偏低的问题,本文设计了一种由非球面透镜和棒锥镜组成的高效非成像聚光光学系统。在光学设计软件Zemax的序列模式下对非球面透镜进行了优化设计,通过最大程度地减小球差,像面光斑的几何半径从42 mm降到了1.7 mm。基于此,在Zemax的非序列模式下,完成了非球面透镜和棒锥镜的建模和优化,通过蒙特卡罗光线追迹分析实现了光学效率为87%、接收角为0.9°的非成像聚光光学系统。最后,基于非球面透镜阵列和棒锥镜样品,实现了高倍聚光型光伏模组的封装与测试。测试结果表明,该模组的光电转换效率达30.03%,与菲涅尔透镜构成的高倍聚光型光伏模组相比有显著提升。 展开更多

关键词 菲涅尔透镜 非成像聚光光学系统 非球面透镜 聚光型光伏

下载PDF 职称材料

组合式免跟踪聚光光学系统设计（英文）

6

作者 茹占强 宋贺伦 +4 位作者 吴菲 宋盛星 朱煜 殷志珍 张耀辉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期237-243,共7页

针对当前聚光光伏系统中自动跟踪系统故障率高及跟踪成本大等问题,提出了一种由线聚焦菲涅耳透镜、反射式二次聚光器和全反射棱锥组成的组合式免跟踪聚光光学系统,论述了各组成元件的工作原理与设计方法。在光学设计软件Zemax里对该系... 针对当前聚光光伏系统中自动跟踪系统故障率高及跟踪成本大等问题,提出了一种由线聚焦菲涅耳透镜、反射式二次聚光器和全反射棱锥组成的组合式免跟踪聚光光学系统,论述了各组成元件的工作原理与设计方法。在光学设计软件Zemax里对该系统进行结构优化与仿真分析,结果表明,在俯仰角最大为16°时,该系统的平均聚光效率为24.1%,与FRS系统相比提高了18.7%。集成了基于组合式免跟踪聚光光学系统的免跟踪聚光光伏模组,初步测试结果表明,该模组在非跟踪状态下光电转换效率最高达到19.6%,4 h后光电转换效率仍能达到5.9%。 展开更多

关键词 光学设计 免跟踪聚光光学系统 组合优化 线聚焦菲涅耳透镜 二次聚光器

原文传递

分布式焦点法线聚焦菲涅耳聚光器设计及性能分析 被引量：12

7

作者 李望 徐熙平 +4 位作者 宋贺伦 茹占强 卢鑫 张国玉 张耀辉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期721-726,共6页

在聚光型光伏系统中,聚光光斑的幅照度不均匀性会降低光伏电池的光电转换效率;并且造成光斑局部点的能量过高,灼伤光伏电池。根据非成像光学理论,介绍了一种基于分布式焦点法设计线聚焦菲涅耳聚光器的方法,并与传统采用共焦法设计的线... 在聚光型光伏系统中,聚光光斑的幅照度不均匀性会降低光伏电池的光电转换效率;并且造成光斑局部点的能量过高,灼伤光伏电池。根据非成像光学理论,介绍了一种基于分布式焦点法设计线聚焦菲涅耳聚光器的方法,并与传统采用共焦法设计的线聚焦菲涅耳聚光器进行了对比分析。结果表明:在保证能量聚光比以及最大能量透过率不变的情况下,使用分布式焦点法设计的菲涅耳聚光器可使聚光光斑的辐照度均匀性得到很大改善,有利于提高光伏电池的光电转换效率,延长光伏电池的使用寿命。 展开更多

关键词 菲涅耳聚光器 分布式焦点法 均匀性 能量透过率

原文传递

无刷直流电机中霍尔传感器芯片设计 被引量：2

8

作者 陶庆斌 宋贺伦 +1 位作者 茹占强 张耀辉 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期186-191,共6页

针对正弦波无刷直流电机中霍尔传感器的开关点高对称性要求,设计了一款采用新型迟滞比较器的霍尔传感器。通过Silvaco TCAD仿真软件确定了霍尔盘的磁灵敏度等参数,并利用4个方形霍尔盘对称布局结构以减小失调电压。相比于传统的施密特... 针对正弦波无刷直流电机中霍尔传感器的开关点高对称性要求,设计了一款采用新型迟滞比较器的霍尔传感器。通过Silvaco TCAD仿真软件确定了霍尔盘的磁灵敏度等参数,并利用4个方形霍尔盘对称布局结构以减小失调电压。相比于传统的施密特触发器,所提出的新型迟滞比较器采用完全镜像的电路结构来保证其开关点的对称及其精确设定。采用CSMC 2μm双极工艺对设计进行流片验证,测试结果表明,该霍尔传感器的工作点和释放点的磁感应强度平均值分别为5.57 m T和-5.60 m T,漂移误差为±1.00 m T,等效失调电压为±0.20 m V,具有较小的漂移误差和失调电压以及稳定的温度特性,满足实际需求,具有良好的应用前景。 展开更多

关键词 无刷直流电机 霍尔传感器 迟滞比较器 低失调 开关点

原文传递

一种0.11μm SRAM PUF芯片的测试与分析 被引量：3

9

作者 刘登科 刘伟 +4 位作者 宋贺伦 殷志珍 茹占强 吴菲 赵俊君 《电子测量技术》 2019年第17期88-94,共7页

物理不可克隆函数(PUF)是一种新型的信息安全硬件,在物联网、消费电子等领域正得到越来越广泛的应用。由于易于设计和制造,而且性能稳定,基于SRAM的PUF是目前得到工业界最广泛应用的PUF类型。针对一款自主设计的基于华虹0.11μm CMOS工... 物理不可克隆函数(PUF)是一种新型的信息安全硬件,在物联网、消费电子等领域正得到越来越广泛的应用。由于易于设计和制造,而且性能稳定,基于SRAM的PUF是目前得到工业界最广泛应用的PUF类型。针对一款自主设计的基于华虹0.11μm CMOS工艺的SRAM PUF,通过设计FPGA测试电路,PUF芯片测试板,对PUF芯片的片内汉明距离、片间汉明距离、稳定性等关键指标进行了详细测试和分析。测试结果表明,该PUF的片间汉明距离达到42.2%,片内汉明距离20.0%,可以满足身份识别、电子标签等应用的需求。同时,提出了对不稳定位进行筛选的系统级优化方法,可以在不进行模糊提取的情况下将片内汉明距离降低到2.1%。 展开更多

关键词 FPGA SRAM PUF 串口通信 芯片测试

原文传递

一种低码率的LDPC译码器的设计研究 被引量：2

10

作者 胡震宇 宋贺伦 +2 位作者 郭海波 吴涵 茹占强 《电子测量技术》 2020年第16期62-67,共6页

为满足超晶格密钥分发系统在安全素描过程中对纠错速率和纠错能力的要求,本文给出了一种低码率的LDPC译码器设计。通过理论分析和仿真结果分析相结合的方法,对LDPC译码器的设计方法进行了研究,给出了译码器的FPGA实现方法。用Xilinx公... 为满足超晶格密钥分发系统在安全素描过程中对纠错速率和纠错能力的要求,本文给出了一种低码率的LDPC译码器设计。通过理论分析和仿真结果分析相结合的方法,对LDPC译码器的设计方法进行了研究,给出了译码器的FPGA实现方法。用Xilinx公司提供的Vivado软件自带的仿真工具对译码器的功能进行验证,并在Xilinx公司Virtex7系列的XC7VX485T-2FFG1761芯片上综合测试。结果表明,本文实现的译码器最大工作频率为235.76 MHz,在最大迭代次数为20次的情况下,译码器吞吐量可达225.54 Mb/s,能够满足超晶格密钥分发系统的功能实现需求。 展开更多

关键词 低码率 超晶格密钥分发系统 LDPC译码器 FPGA实现

原文传递

太赫兹扫描成像在高通量测量铜合金薄膜电导中的应用(特邀)

11

作者 朱煜 颜识涵 +5 位作者 臧子漪 宋盛星 王洁 茹占强 崔洪亮 宋贺伦 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期29-39,共11页

高通量制备与表征对将材料基因组方法应用于先进材料研发制造实践起着关键作用。针对基于材料基因工程的高通量实验技术应用,采用透射式太赫兹扫描成像方法,对样品密度为144个/片的铜合金薄膜材料芯片进行了高通量电导的快速、微区检测... 高通量制备与表征对将材料基因组方法应用于先进材料研发制造实践起着关键作用。针对基于材料基因工程的高通量实验技术应用,采用透射式太赫兹扫描成像方法,对样品密度为144个/片的铜合金薄膜材料芯片进行了高通量电导的快速、微区检测。基于Tinkham薄膜透射方程及Fresnel公式的太赫兹光谱成像表征技术,对不同组分含量铜合金薄膜的太赫兹测量结果与四探针测量数据比较,具有一致的趋势。通过太赫兹成像可以进行同一基底上144个高通量组合铜合金样品点电导的半定量比较。对代表性样品点的电导变化趋势与合金组分含量变化趋势,以及微观组织形貌进行分析比较得到相关对应关系,显示出太赫兹检测方法用于微区高通量金属薄膜电导表征方面的巨大潜力,显著提升研发效率。 展开更多

关键词 材料基因工程 高通量 太赫兹光谱成像 铜合金 电导成像 微区采样

原文传递

硅基半导体功放模块邻道干扰特性优化方法

12

作者 张立强 宋贺伦 +3 位作者 吴菲 茹占强 张耀辉 赵景泰 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期290-294,共5页

基于硅基半导体器件的功放模块,由于器件本身物理结构特性引起的功放开关时间以及开关时上升沿、下降沿斜率的控制不当,导致调制邻道功率(Modulation of Adjacent Channel Power,ACP)以及瞬态切换邻道功率(Adjacent channel transient p... 基于硅基半导体器件的功放模块,由于器件本身物理结构特性引起的功放开关时间以及开关时上升沿、下降沿斜率的控制不当,导致调制邻道功率(Modulation of Adjacent Channel Power,ACP)以及瞬态切换邻道功率(Adjacent channel transient power,ACTP)较差,从而引起邻道干扰。针对硅基半导体器件功放模块在数字对讲机中的应用,创造性地提出了一种新的方法,对功放栅极偏置电路优化,从理论上分析和推导出功放开关时间以及开关时上升沿、下降沿斜率对ACP以及ACTP的影响,并在实际应用中通过适当调节对讲机功放模块栅极偏置电路电容以及串联电阻,实现了功放开关的上升沿以及下降沿斜率调节。实验结果表明:该方法在不影响功放输出功率以及效率的前提下,当信道间隔为12.5 kHz时,ACP<-60 dBc,ACTP<-50 d Bc,有效改善了ACP、ACTP的性能,具有一定的实际意义和应用价值。 展开更多

关键词 硅基半导体器件 数字对讲机 调制邻道功率 瞬态切换邻道功率 偏置电路

原文传递