電信號的案例
寧波大學翁更生團隊JMCA：基于M-Ala動態配位的多重刺激電信號響應性自供能水凝膠傳感器
進一步的研究表明，放電時間隨M-Ala的比例的提高而延長，但是過高的M-Ala比例會削弱動態配位強度，顯著降低水凝膠的力學性能，因此，在保證足夠好的力學性能及電性能的綜合考慮下，選擇了M-Ala為1:1的水凝膠原電池進行響應性研究。
圖4. M-Ala交聯水凝膠的溫度刺激電信號響應性。
圖5. （a-d）M-Ala交聯水凝膠的pH刺激電信號響應性及（e-f）螯合劑M-Ala交聯水凝膠的溫度刺激電信號響應性。
此水凝膠原電池在溫度影響下會發生可逆的凝膠-溶膠轉變，其轉變溫度在60度左右。此轉變發生后會引起凝膠中自由金屬離子含量的變化，從而使電流產生可逆的強弱變化。在HCl-NaOH的交替影響下，該水凝膠也表現出可逆的凝膠-溶膠轉變。HCl引入了新的電極反應，因為對電壓有比較明顯的影響。即HCl的加入會提高電壓，而NaOH的加入則會將升高的電壓降低。此外，競爭性的螯合劑，如：苯甘氨醇，也會通過競爭配位破壞交聯網絡，引起凝膠-溶膠轉變，并降低電壓。但苯甘氨醇引起的電壓的降低程度較小。重新加入金屬離子，如Cu2+后，提高了自由金屬離子的含量，電壓又會提高。
圖6. （a-d）引入共價交聯網絡后的雜化交聯水凝膠原電池的力學性能；（e-f）雜化交聯水凝膠原電池的電性能及串聯成柱狀后可拉伸、彎曲的水凝膠電池用于供電；（h-j）薄片狀原電池在濕度影響下的電壓可逆響應。M:Ala=1:1。
為提高水凝膠原電池的力學性能及尺寸穩定性，作者在Cu-Ala及Zn-Ala水凝膠中引入了聚N,N-二甲基丙烯酰胺共價交聯網絡。
展開 天文學家在我們附近的宇宙中探測到數千個新的無線電信號
在大麥哲倫星云的方向，天文學家首次在無線電波長中探測到數千顆附近的恒星、超新星和遙遠的星系，這些數據可能會給出我們關于這些迷人天體內部運作和演化的全新信息。
這張清晰而靈敏的全新圖像揭示了我們以前從未見過的數千個無線電信號源
這是天文學家使用澳大利亞平方公里陣列探測器 (ASKAP) 進行的宇宙演化圖早期科學項目的全部內容，該設施是現役運行中最靈敏的射電望遠鏡之一，它正在無線電波段下窺視宇宙，以獲取有關它隨時間演變的更多細節。?
此次發現的這些信號源中，大部分是大麥哲倫星云之外數百萬甚至數十億光年的星系，我們通常看到它們是因為它們中心的超大質量黑洞可以在所有波長，尤其是無線電波下探測到。將這些數據與先前來自光學、X射線和紅外望遠鏡的觀測相結合，將使我們能夠更加詳細地探索這些星系。
展開 軟件定義無線電與信號處理（基于GNU Radio） ￥10
### 模塊四：SDR中的信號追蹤與傳輸（回放）
學習如何對無線遙控鑰匙發出的信號進行**追蹤、錄制與回放**，這是無線信號系統中**信號安全**與**白帽黑客技術**的核心內容（涵蓋無線鑰匙信號破解、無人機信號破解）；同時講解信號安全相關背景知識，讓你認清日常工作生活中，各類無線電通信可能面臨的潛在威脅與信號破解風險。
### 模塊五：HDSDR軟件定義無線電環境實操
學習在HDSDR軟件環境中實現各類SDR功能，理解不同環境條件下的設備性能差異。
## 課程適配人群
1. 想要開發**實時軟件定義無線電（SDR）程序**的零基礎愛好者
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5. 學習**圖形化模塊化編程**的初學者
Software Defined Radio and Signal Processing with GNU Radio
展開 COMSOL 中定義隨時間任意變化的電信號的方法
如果你要模擬隨時間任意變化的電信號，通常可以使用 COMSOL Multiphysics? 軟件中計算效率極高的電流接口，通過一個瞬態研究來計算系統的響應。雖然軟件中有多種不同的激勵選項，但我們通常會考慮外加電流信號或沿傳輸線傳播的電壓信號。讓我們來深入了解一下其中的原因。
本文，我們來探討一個之前的文章模擬射頻加熱的 5 種方法中使用過的示例：對插入充滿有損電介質材料樣品的金屬空腔中的同軸電纜進行頻域激勵。我們將使用相同的系統，在同軸電纜上施加各種類型的瞬態信號，并對使用電流物理場接口和電磁波，瞬態物理場接口計算的結果進行比較，主要是比較在計算材料內部的總損耗。比較這兩個接口的原因是，電磁波，瞬態接口求解的是麥克斯韋方程組的完整矢量形式，而電流接口求解的是麥克斯韋方程組的簡化近似值，即忽略磁場，僅求解標量電勢。為降低這些示例的計算成本，該模型將被簡化為二維軸對稱模擬平面，如下圖所示。
二維軸對稱模擬平面示意圖。
電流激勵
如下圖所示，我們首先通過指定一個隨時間變化的電流來激勵系統。信號最初為零，然后階躍上升到最大值并保持不變。我們可以對該階躍函數進行平滑處理，這將在后文中討論。系統開始時處于未激勵狀態，即最初各處的場均為零。鑒于這種初始條件和輸入信號，瞬態系統響應應該在足夠長的時間后接近一個非零穩態解，相當于系統的直流激勵。
施加信號通過一個階躍函數進行調制，該函數與模型維度不相關，函數值在 1 的時候從 0 躍升至 1。注意包含平滑的選項，目前處于禁用狀態。
我們首先使用電磁波，瞬態接口建立模型，因為該接口可以表征所有的電阻、電容和電感現象。該接口與之前使用的電磁波，頻域接口不同，它不包含阻抗邊界條件，因為該邊界條件只對頻域有意義。
展開 
哈勃望遠鏡精確定位來自深空的神秘無線電信號
在過去十年中，天文學家越來越難以回答一個最令人困惑的問題：地球上探測到的神秘毫秒級無線電脈沖信號（FRB）的起源是什么?它們來無影，去無蹤，很難追蹤和研究。目前科學家們已經提出了很多理論來解釋FRB：極具磁化的恒星、新的物理學現象、外星人等。
為了定位FRB，天文學家們必須在天空中搜索不同的電磁信號
追蹤太空中的神秘爆炸
近日，天文學家使用哈勃的深空成像技術，精確定位了五個短暫而強大的FRB的起源，它們的位置指向五個遙遠星系的旋臂，與我們的距離大約在4億至90億光年之間。
使用哈勃太空望遠鏡的天文學家找到了兩個短暫而強大的無線電脈沖，分別被命名為FRB 190714（上行）和FRB 180924（下行），它們源自兩個星系的懸臂。左側的兩個圖像顯示了每個星系的完整哈勃快照，右邊的兩個數字增強圖像更詳細地揭示了每個星系的螺旋結構。四個圖像中的虛線標記了明亮的無線電耀斑位置
這些爆發可能很短暫，但在整個過程中，每個爆發所產生的能量都比我們的太陽要強大，自2007年以來，科學家們已經發現了多達一千個這樣的爆發。
哈勃為我們打開了一個令人興奮的領域，它將為我們進一步了解這個宇宙之謎鋪平道路。
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展開 數字信號電平轉換
本文介紹了三種簡單電路，可以輕松、可靠地實現數字信號電平的轉換，設計中采用了MAX913比較器。 圖1所示電路采用正電源供電，能夠把負脈沖串轉換成正脈沖輸出。圖中所示比較器(MAX913)可以提供同相和反相兩種輸出(如果系統只需要一種輸出極性，可以選擇單輸出比較器)。比較器反相輸入電壓范圍在1.8V至3.0V之間，選擇R1 = R2，可以把比較器同相輸入電壓設置在2.5V，比較器的輸出即為圖中所示正脈沖串。
圖1. 電路采用正電源供電，可接受負脈沖輸入并產生兩路互補的雙極性輸出
圖2所示電路采用負電源供電，能夠把正脈沖串轉換成負脈沖輸出。比較器反相輸入電壓范圍在-1.8V至-3V之間，選擇R1=R2，可以把比較器同相輸入電壓設置在-2.5V。比較器的互補輸出端提供負脈沖串。
圖2. 電路采用負電源供電，可接受正脈沖輸入并產生兩路互補的雙極性輸出
圖3和圖4將比較器作為緩沖器，為輸入信號與系統電源極性相反的系統提供電路接口。圖3電路能夠使正電源系統接受負脈沖信號；圖4中，輸入信號為正極性，系統電源為負極性。兩個電路都利用NPN晶體管將比較器的輸出電平偏移VBE(R5+R4)/R5≈4.5V(對于單相輸出，可以選擇單輸出比較器)。
圖3. 該電路把負脈沖輸出轉換成正脈沖輸出，能夠配合負電源供電比較器和正系統電源工作
圖4. 該電路把正脈沖輸出轉換為負脈沖輸出，能夠配合正電源供電比較器和負系統電源工
展開 不同電平信號的MCU之間怎么通信？
1、分析數據傳輸方向MCU1→MCU2：
圖4
1）MCU1 TX發送高電平(5V)，MCU2 RX配置為串口接收引腳，此時2N7002的S、D引腳(對應圖4中的2、3引腳)截止，2N7002里面的二極管3→2方向不通。那么MCU2 RX被VCC2上拉為3.3V。
2）MCU1 TX發送低電平(0V)，此時2N7002的S、D引腳依然截止，但是2N7002里面的二極管2→3方向通，即VCC2、R2、2N7002里的二極管、MCU1 TX組成一個回路。2N7002的2引腳被拉低，此時MCU2 RX為0V。該電路從MCU1到MCU2方向，數據傳輸，達到了電平轉換的效果。
2、分析數據傳輸方向MCU2→MCU1：
圖5
1）MCU2 TX發送高電平(3.3V)，此時Vgs(圖5中1、2引腳電壓差)電壓差約等于0，2N7002截止，2N7002里面的二極管3→2方向不通，此時MCU1 RX引腳被VCC1上拉為5V。
2）MCU2 TX發送低電平(0V)，此時Vgs(圖5中1、2引腳電壓差)電壓差約等于3.3V，2N7002導通，2N7002里面的二極管3→2方向不通，VCC1、R1、2N7002里的二極管、MCU2 TX組成一個回路。2N7002的3引腳被拉低，此時MCU1 RX為0V。
該電路從MCU2到MCU1方向，數據傳輸，達到了電平轉換的效果。
展開 干貨 | 不同電平信號的MCU之間如何通信的？
2）MCU1 TX發送低電平(0V)，此時2N7002的S、D引腳依然截止，但是2N7002里面的二極管2→3方向通，即VCC2、R2、2N7002里的二極管、MCU1 TX組成一個回路。2N7002的2引腳被拉低，此時MCU2 RX為0V。該電路從MCU1到MCU2方向，數據傳輸，達到了電平轉換的效果。
2、分析數據傳輸方向MCU2→MCU1：
圖5
1）MCU2 TX發送高電平(3.3V)，此時Vgs(圖5中1、2引腳電壓差)電壓差約等于0，2N7002截止，2N7002里面的二極管3→2方向不通，此時MCU1 RX引腳被VCC1上拉為5V。
2）MCU2 TX發送低電平(0V)，此時Vgs(圖5中1、2引腳電壓差)電壓差約等于3.3V，2N7002導通，2N7002里面的二極管3→2方向不通，VCC1、R1、2N7002里的二極管、MCU2 TX組成一個回路。2N7002的3引腳被拉低，此時MCU1 RX為0V。
該電路從MCU2到MCU1方向，數據傳輸，達到了電平轉換的效果。
到此，該電路就分析完了，這是一個雙向的串口電平轉換電路。
MOS管的優勢
1、場效應管的源極S、柵極G、漏極D分別對應于三極管的發射極e、基極b、集電極c，它們的作用相似，圖5(a)所示是N溝道MOS管和NPN型晶體三極管引腳，(b)所示是P溝道MOS管和PNP型晶體三極管引腳對應圖。
展開 MIT開發出首個碳納米管混合信號集成電
該團隊在模擬部分使用SHARC構建了兩個混合信號電路，一個4位數模轉換器和4位模數轉換器。后者使用了306個CNFET，是迄今為止見諸報道的最大的CMOS碳納米管電路。
Shulaker說，SHARC技術“與我們正在做的一系列事情能很好地結合在一起”，這些事情中包括SkyWater項目。“DARPA的計劃是關于計算的，計算不僅僅是”數字邏輯。
來源： IEEE電氣電子工程師學會
馬斯克的腦機接口，一塊樹莓派就能做出來？
每次做咀嚼動作的時候，電信號都會有一個峰值出現，為了能夠從波形圖上清晰地看到腦信號的變化，小哥共做了四組咀嚼動作，每組依次咀嚼4下、3下、2下、1下，形成一串峰值。
然后通過處理器記錄八個電極產生的八條信號（從上至下）如下圖：
從上圖可以很明顯地看出，每一次動作都有對應的電信號峰值出現，并且按照動作次數排列。
在咀嚼動作之后，小哥又做了四組眨眼的動作，每組眨眼次數也依次是4、3、2、1下。
同樣地，這些電信號變化也被記錄了下來（如下圖）。其中前四組波動是咀嚼的電信號，后四組波動是眨眼的電信號：
通過帶通濾波器之后波形更加清晰，4、3、2、1，4、3、2、1…像是腦信號在跳廣播體操：
到這里，腦機接口的使命就已經完成了，從處理器中輸出的信號可以接到其他設備上去，形成不同的指令，例如指揮機械臂，玩具車，無人機等等。
怎么樣？是不是很簡單？全程沒有復雜的硬件設備，自己在家就可以做，有條件的可以動起手來啦~
展開 紅外熱像儀的技術原理及應用
紅外熱成像儀的核心邏輯，是把物體“看不見的紅外輻射”，轉化為 “看得見的熱圖像”，整個過程分為 “捕捉輻射→信號轉換→成像顯示” 三大步，每一步都有關鍵技術支撐。
萬物皆輻射：紅外熱成像的 “源頭”
我們身邊的一切物體，只要溫度高于絕對零度（-273.15℃），都會持續向外輻射紅外能量 —— 小到手機芯片，大到工業鍋爐，甚至人體，都是 “紅外輻射源”。而且溫度越高，輻射的紅外能量越強：比如正常運行的電機外殼溫度約40℃，若內部線圈短路，溫度會飆升至 150℃以上，其輻射的紅外能量會瞬間增強數倍。
這就是紅外熱成像儀的檢測基礎：它不需要依賴可見光，而是通過捕捉物體自身的紅外輻射，來判斷物體的溫度分布 —— 相當于給物體 “拍一張溫度照片”。
探測器 + 信號處理：把 “熱量” 變成 “圖像”
這是紅外熱成像儀的 “核心大腦”，分為兩個關鍵環節：
紅外探測器：將輻射轉成電信號
探測器是接收紅外能量的 “敏感元件”，主流的是 “焦平面陣列（FPA）”，由數十萬甚至數百萬個微小的 “紅外感光單元” 組成（比如384×288、640×512 像素）。每個感光單元會根據接收的紅外能量強度，產生對應的微弱電信號 —— 溫度越高的區域，電信號越強。
舉個例子：當檢測電機時，電機外殼正常區域（40℃）對應的感光單元產生弱信號，短路區域（150℃）產生強信號，探測器會把這些信號按 “像素位置” 排列，形成一張 “電信號矩陣”。
信號處理：讓電信號變成熱圖像
探測器輸出的電信號非常微弱，還需要經過 “信號處理系統” 放大、降噪、校正。之后，系統會把 “電信號強度” 和 “溫度” 對應起來，再通過 “偽彩映射” 技術，給不同溫度的區域賦予不同顏色 ——比如低溫區域用藍色、綠色表示，中溫區域用黃色、橙色表示，高溫區域用紅色、紫色表示。
展開 
適合中國的新賽道——硅光子！
當電子結合光子，不只解決原本信號傳輸的耗損問題，甚至視為開啟摩爾定律新篇章、顛覆未來世界的關鍵技術。
集成電路（IC）將上億個晶體管微縮在一片芯片上，進行各種復雜的運算。硅光子則是集成電路，把能導光的線路全數集中。簡單來說，是在硅的平臺上，將芯片中的電信號轉成光信號，進行電與光信號的傳導。
隨著科技進步迅速、計算機運算速度提升，芯片間的通訊成為計算機運算速度的關鍵。去年 ChatGPT 剛推出，問答過程中易出現卡頓、跳掉的狀況，也和數據傳輸問題相關，因此 AI 技術不斷升級時，維持運算速度是迎接 AI 時代的重要一環。
硅光子能提升光電傳輸的速度，解決目前電腦元件使用銅導線所遇到的信號耗損及熱量問題，因此臺積電、英特爾等多家半導體巨頭已經投入相關技術研發。
但在介紹硅光子應用與瓶頸前，我們需要先了解光電收發模塊的運作原理：
光電收發模塊如何運作？
先想象光電收發模塊是類似 USB 的長方形模塊，插入電腦后才能讀取信息。換言之，光信號必須先進入該模塊，才能將信號打入服務器。
傳統的插拔式模塊（transceiver，又稱收發器）內部有許多光電組件，當光信號進去模組里，會需要光接收器（PD，Photodetector）來接收光，之后信號源進入模組，因為光電效應產生的電流很小，需要放大器（TIA）將電流信號放大，同時把電流信號轉換成電壓。
電信號進入主機后會遇到交換器（Switch），能將電信號進行處理、轉換，判斷電該從哪個軌道出去，出去后經過光調變器（Optical Modulator），同時搭配激光光源輸入的情況下，將電信號再切換成光信號，這就是光電收發模塊的概念。
硅光子和光電收發模塊有什么關系？
展開 Lumerical案例 | 具有分布式電極的行波調制器
為了說明行波調制器的原理，我們構建了兩個仿真系統：其中一個調制器由外部行波電極驅動，另一個調制器則由常規電信號直接驅動，但內置了行波電極。
在文件TWM_waveguide_electrodes.icp中，光學調制器由NRZ電信號驅動，該電信號通過行波電極波導。光學調制器電極類型設置為"lumped"。行波電極波導對電信號產生濾波效果。以下是系統建模：
TW調制器波導電極模型
在文件TWM_modeling_electrodes.icp中，光學調制器直接由NRZ電信號驅動，然而，光學調制器本身的電極類型設置為“traveling wave”，以下為系統建模：
TW調制器系統模型
系統建模結果
TW調制器波導電極系統
對于TW調制器波導電極系統，當元件TW_1被禁用時，系統的驅動電信號和眼圖如下所示：
驅動信號，行波電極禁用
眼圖，行波電極禁用
啟用行波電極后，波導后的電信號波形會產生濾波效應，因此系統的眼圖會因時序抖動和噪聲效應而惡化。行波電極波導的折射率失配為delta_n=0.1，微波損耗為1080dB/m。行波電極的標準參數設置為：
驅動電信號和啟用了行波電極的系統眼圖如下所示：
使用行波電極的驅動信號（Δn=0.1，微波損耗=1080dB/m）
帶有行波電極的眼圖（Δn=0.1，微波損耗=1080dB/m）
當"微波損耗"設置為0dB/m，且存在0.1的折射率失配時，波導后的波形和系統的眼圖與禁用行波電極時相比，只有輕微的差異。
使用行波電極的驅動信號（Δn=0.1，微波損耗=0dB/m）
帶有行波電極的眼圖（Δn=0.1，微波損耗=0dB/m）
TW調制器建模電極系統
對于TW調制器建模電極系統，其工作原理與行波波導相同。
展開 如何選擇帶式輸送機的壓力繼電器？
壓力繼電器是當壓力信號達到給定值時，電氣開關動作，從而發生電信號的液電信號轉換元件。當有液壓力達到壓力繼電器的調定壓力時，就發出電信號，以控制電磁閥、電磁離合器、繼電器等電氣元件動作，使油路卸壓、換壓，執行機構實現順序動作，或關閉電動機，使系統停止工作，起動安全保護作用等。本文就來介紹一下如何選擇帶式輸送機的壓力繼電器。
壓力繼電器必須要滿足以下兩個主要性能：
①壓力繼電器由壓力-位移轉移部件和微動開關兩部分組成。按結構類型和工作原理，壓力繼電器可分為柱塞式、彈簧管式、膜片式和波紋管式四種。其中柱塞式壓力繼電器最常用，按其結構有單柱塞式和雙柱塞式之分，而單柱塞式又有柱塞、差動柱塞和柱塞-杠桿三種。按所發生電信號的功能，壓力繼電器有單觸點和雙觸點之分。
②對壓力繼電器的性能要求是：
調壓范圍大：壓力繼電器的調壓范圍是指其能夠發生電信號的最低工作壓力和最高工作壓力的范圍。
靈敏度：即壓力繼電器接通和斷開時的壓力差相對于調定。
重復精度高：使壓力繼電器多次接通或斷開時，系統壓力之間的最大差值相對于調定壓力的百分比。
瞬態特性好：接通和繼開時間短。
展開 科普 | 基礎知識：小白必知十大電子元器件
8、電聲器件
電聲器件是將電信號轉換為聲音信號或將聲音信號轉換成電信號的換能元件。電子電路中常用的電聲器件有揚聲器，傳聲器，耳機及蜂鳴器等。
揚聲器俗稱“喇叭”,其作用是將電能（電信號）轉換成聲能（音頻信號）并輻射出去。揚聲器在電路中的文字符號為“B”或“BL”。
傳聲器俗稱“話筒”，它是一種能將聲音信號轉換成電信號的聲-電轉換器件，其作用于揚聲器相反。傳聲器的文字符號為“B”或“BM”。
耳機和蜂鳴器也是一種將電信號轉換成聲信號的電-聲換能器件。
9、保護元件
電子設備中使用的保護元件有熔斷電阻器，普通熔斷器，熱熔斷器和自恢復熔斷器等。保護元件一般是串接在電路中的，它在電路中出現過電流，過電壓或過熱等異常現象時，會立即熔斷而起到保護作用，可防止故障進一步擴大。
10、石英晶體諧振器
石英晶體在電子線路中一般用于產生穩定的振蕩頻率和做晶體濾波器用。石英晶體可單獨制成元件使用，也可與半導體器件和阻容元件一起組成石英晶體振蕩器。石英晶體振蕩器是一種各向異性的晶體，從一塊晶體上按一定的方位角切下薄片稱為晶片（可以是正方形，矩形或圓形等），然后在晶片的兩個對應表面上涂敷銀層并裝上一對金屬板，就構成石英晶體振蕩器。石英晶體諧振器的文字符號為B或BC。
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