该设备专为需要低自噪声(高 SNR)、宽动态范围、低失真和高声学过载点的应用而设计。英飞凌的双背板 MEMS 技术基于微型对称麦克风设计,类似于演播室电容麦克风所采用的设计,可在高动态范围内实现高线性输出信号。即使在非常高的声压级下,麦克风失真也不会超过 1%。凭借其低等效本底噪声,麦克风不再是音频信号链中的限制因素,并可提高语音识别算法的性能。数字麦克风 ASIC 包含一个极低噪声的前置放大器和一个高性能 sigma-delta ADC。可以选择不同的功率模式以满足特定的电流消耗要求。严格的制造公差,加上每个设备都采用先进的英飞凌校准算法进行校准,可实现较小的灵敏度和相位匹配公差。这使其成为波束形成阵列和多麦克风应用的理想设备。
集成 12 位 DAC 和 ADC 的 RF 2 × 2 收发器 TX 频段:47 MHz 至 6.0 GHz RX 频段:70 MHz 至 6.0 GHz 支持 TDD 和 FDD 操作 可调通道带宽:<200 kHz 至 56 MHz 双接收器:6 个差分输入或 12 个单端输入 出色的接收器灵敏度,800 MHz 时噪声系数为 2 dB LO RX 增益控制 用于手动增益的实时监视器和控制信号 独立的自动增益控制 双发射器:4 个差分输出 高线性宽带发射器 TX EVM:≤−40 dB TX 噪声:≤−157 dBm/Hz 本底噪声 TX 监视器:≥66 dB 动态范围,精度为 1 dB 集成小数 N 分频合成器 2.4 Hz 最大本振 (LO) 步长 多芯片同步 CMOS/LVDS 数字接口 应用 点对点通信系统 毫微微蜂窝/微微小区/微小区基站 通用无线电系統
量子场是物理世界的基本组成部分,它描述所有能量尺度上的物质量子多体系统以及电磁辐射和引力辐射。量子场工程实现了前所未有的测量灵敏度,典型案例是利用压缩光将激光干涉引力波天文台 (LIGO) 的本底噪声降低到散粒噪声极限以下 [1]。在连续变量 (CV) 量子场(又称量子模(代替离散变量 (DV) 量子位))中对量子信息进行编码,已经实现了数百万个量子模上的多体纠缠。这种规模在任何量子位架构中都是无与伦比的,它为量子计算、量子通信和量子传感定义了新的视野和范式。基于量子模式的纳米光子集成设备有可能超越基于量子比特的噪声中型量子 (NISQ) [ 2 ] 计算设备的性能,从而定义未来的量子技术。量子模式的自然实现是使用量子光,这也适用于传感 [ 3 – 6 ] 和通信。
虽然 AST 推力平衡器目前的状态已经超出了其设计目标,但它还有进一步改进的潜力,以实现更高的分辨率和更低的噪音。从我们的角度来看,机械结构似乎尚未达到极限。目前,AST 正在构建基于非常相似的机械设计的推力平衡器的新版本,它将具有改进的电子元件。目前,音圈致动器能够产生从 -1.8 N 到 1.8 N 范围内的力,固有分辨率为 16 位,通过插值技术略有增强。新版本的推力平衡器将使用分辨率更高的组件,因此在高达 1 N 的整个测量范围内表现出更好的性能。此外,还将开发一种专用于推力噪声测量的新型音圈电流源。它仅覆盖较小的推力范围,从而显着提高分辨率并降低此特定应用的噪音。在目前的状态下,推力平衡电子设备仅由标准型部件组成。在全新改进的电路设计的关键部分使用低噪声部件也有望显著降低整体本底噪声。作为一项附加功能,新型推力平衡器将配备第二个独立的现场校准装置,该装置基于物理原理而非音圈致动器。因此,这种新装置与现有的第二个音圈致动器相结合,将提供两种独立的现场校准方法,从而实现绝对推力测量的高精度。
最简单、最普遍的放大定义可能来自 Clerk 等人。他们指出,“放大涉及使一些与时间相关的信号变大”[1]。在我们更详细地了解放大过程之前,我们先解释一下为什么“使一些与时间相关的信号变大”在电路 QED 中至关重要,以此来激励放大器。在超导电路的读出过程中,信噪比至关重要。除其他因素外,信噪比还会影响需要进行多少次重复测量才能获得清晰的结果,或者是否可以进行单次读出。读出腔的输出可以被视为量子信号,因为传输线的电磁激发仅涉及几个光子 [2]。从这个寒冷的地方到室温下的测量装置,最初已经很弱的信号会进一步衰减,热噪声和电噪声也会添加到信号中。室温下射频线的本底噪声已经远高于初始信号的激励。因此,如果不对原始信号进行任何类型的放大,几乎不可能看到任何读出信号。现在,图 1.1 中可以看到“使一些时间相关信号变大”如何有助于维持初始 SNR。虽然放大器本身会给信号添加一些噪声,但放大器会通过放大因子 G 抑制放大器后添加到信号中的所有损耗和噪声。实际上,会使用多级放大。如图 1.2 所示,在腔体输出处进行第一次放大之后,通常使用 4 K 的高电子迁移率晶体管 (HEMT) 和室温下的暖放大器进一步放大信号。
摘要 — 通过声学干扰控制或禁用计算机视觉辅助自动驾驶汽车是车辆网络安全研究中的一个未解决的问题。这项工作探索了这个问题领域的一种新威胁模型:通过高速脉冲激光进行声学干扰以非破坏性地影响无人机传感器。初步实验验证了在 MEMS 陀螺仪传感器的谐振频率下激光诱导声波产生的可行性。实验室规模激光器产生的声波在商用现货 (COTS) 陀螺仪传感器读数中产生了 300 倍的本底噪声修改。无人机的计算机视觉功能通常依赖于这种易受攻击的传感器,并且可能成为这种新威胁模型的目标,因为声学干扰会导致摄像机运动模糊。通过从在不同声学干扰条件下捕获的无人机图像中提取模糊核来模拟激光诱导声学对物体检测数据集的影响,包括扬声器产生的声音以模拟更高强度的激光,并使用最先进的物体检测模型进行评估。结果显示,YOLOv8 在两个数据集上的平均准确率平均下降了 41.1%,表明物体检测模型的平均准确率与声学强度之间存在反比关系。具有至少 60M 个参数的物体检测模型似乎对激光诱导声学干扰具有更强的抵御能力。对激光诱导声学干扰的初步表征揭示了未来影响自动驾驶汽车传感器和下游软件系统的潜在威胁模型。
摘要。精确的高精度磁场测量对许多应用来说都是一项重大挑战,包括研究空间等离子体的星座任务。仪器稳定性和正交性对于在不进行大量交叉校准的情况下对星座中不同卫星进行有意义的比较至关重要。这里我们描述了 Tesseract 的设计和特性 - 一种专为低噪声、高稳定性星座应用而设计的磁通门磁强计传感器。Tesseract 的设计利用了定制低噪声磁通门芯制造方面的最新发展。六个定制的赛道磁通门芯牢固而紧凑地安装在一个坚固的三轴对称基座内。 Tesseract 的反馈绕组配置为四方 Merritt 线圈,以在传感器内部创建一个大的均匀磁零点,其中磁通门磁芯保持在接近零的磁场中,而不管环境磁场如何,以提高磁芯磁化循环的可靠性。 Biot-Savart 模拟用于优化反馈 Merritt 线圈产生的磁场的均匀性,并通过实验验证其沿赛道磁芯轴线的均匀性在 0.42 % 以内。使用线圈系统内装满干冰的绝缘容器来测量传感器反馈绕组的热稳定性。发现反馈绕组的温度灵敏度在 13 到 17 ppm ◦ C − 1 之间。传感器的三个轴在 −45 至 20 ◦C 的温度范围内保持正交性,误差不超过 0.015 ◦。Tesseract 的核心在 1 Hz 时实现了 5 pT √ Hz −1 的磁本底噪声。Tesseract 将在 ACES-II 探空火箭上进行飞行演示,目前计划于 2022 年底发射,并将再次搭载在 TRACERS 卫星任务上,作为 MAGIC 技术演示的一部分,目前计划于 2023 年发射。
哺乳动物的大脑由数千万到数千亿个神经元组成,这些神经元以毫秒级的时间尺度运行,而目前的记录技术只能捕捉到其中的一小部分。能够以高时空分辨率对神经活动进行采样的记录技术一直难以扩展。研究最深入的哺乳动物神经元网络(例如大脑皮层)呈现出分层结构,其中最佳记录技术可在大面积上进行密集采样。然而,对特定应用设计的需求以及大脑的三维结构与二维微加工技术之间的不匹配严重限制了神经生理学研究和神经假体。在这里,我们讨论了一种可扩展神经元记录的新策略,即将玻璃包覆微线束与来自高密度 CMOS 体外 MEA 系统或高速红外摄像机的大规模放大器阵列相结合。由于玻璃包覆微线中芯金属的高导电性,允许使用超薄金属芯(低至 < 1 µ m)和可忽略不计的杂散电容,因此实现了高信噪比(< 25 µ V RMS 本底噪声,SNR 高达 25)。尖端的多步电化学改性可实现超低接入阻抗和最小几何面积,这与芯直径基本无关。我们表明,可以减小微线尺寸,以几乎消除插入时对血脑屏障的损伤,并且我们证明微线阵列可以稳定地记录单个单元活动。将微线束和 CMOS 阵列相结合可以实现高度可扩展的神经元记录方法,将电神经元记录的进展与硅微加工的快速进展联系起来。系统的模块化设计允许自定义记录位置的排列。我们采用微创、高度绝缘和功能化的微线束将二维 CMOS 架构扩展到第三维,这种方法可以转化为其他 CMOS 阵列,例如电刺激设备。
哺乳动物的大脑由数千万到数千亿个神经元组成,这些神经元以毫秒级的时间尺度运行,而目前的记录技术只能捕捉到其中的一小部分。能够以高时空分辨率对神经活动进行采样的记录技术一直难以扩展。研究最深入的哺乳动物神经元网络(例如大脑皮层)呈现出分层结构,其中最佳记录技术可在大面积上进行密集采样。然而,对特定应用设计的需求以及大脑的三维结构与二维微加工技术之间的不匹配严重限制了神经生理学研究和神经假体。在这里,我们讨论了一种可扩展神经元记录的新策略,即将玻璃包覆微线束与来自高密度 CMOS 体外 MEA 系统或高速红外摄像机的大规模放大器阵列相结合。由于玻璃包覆微线中芯金属的高导电性,允许使用超薄金属芯(低至 < 1 µ m)和可忽略不计的杂散电容,因此实现了高信噪比(< 25 µ V RMS 本底噪声,SNR 高达 25)。尖端的多步电化学改性可实现超低接入阻抗和最小几何面积,这与芯直径基本无关。我们表明,可以减小微线尺寸,以几乎消除插入时对血脑屏障的损伤,并且我们证明微线阵列可以稳定地记录单个单元活动。将微线束和 CMOS 阵列相结合可以实现高度可扩展的神经元记录方法,将电神经元记录的进展与硅微加工的快速进展联系起来。系统的模块化设计允许自定义记录位置的排列。我们采用微创、高度绝缘和功能化的微线束将二维 CMOS 架构扩展到第三维,这种方法可以转化为其他 CMOS 阵列,例如电刺激设备。