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电磁超材料：从新物理现象到新信息系统 Review Articles

Rui-yuan WU, Tie-jun CUI

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第1期页码 4-26 doi: 10.1631/FITEE.1900465

摘要：由于对电磁波强大的调控能力，超材料和超表面吸引了越来越多研究者的关注。本文回顾总结近年来电磁超材料的发展，从最初的新物理现象到现在的新信息系统。首先展示等效媒质超材料的定义和应用，包括隐身衣和超材料透镜等。随后介绍二维超材料，即电磁超表面，对空间波和表面波的调控功能，同时概述表面等离子激元及其在微波段的应用。在此基础上，着重介绍新颖的数字编码超材料和可编程超材料，统称信息超材料。通过将理论层的信息科学与物理层的超材料设计联系在一起，实现一系列新型器件和系统，同时实现信息和电磁波调控。最后，对超材料的未来发展做出展望。

关键词：超材料；等效媒质理论；超表面；表面等离子激元；数字编码；可编程；信息

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利用超表面协同调制电磁波与数字信号以实现可编程无线通信 Article

万向, 肖朝昆, 黄鹤, 肖强, 许威, Yueheng Li, Joerg Eisenbeis, 王嘉伟, 黄梓艾, 程强, 金石, Thomas Zwick, 崔铁军

《工程（英文）》 2022年第8卷第1期页码 86-95 doi: 10.1016/j.eng.2021.07.016

摘要：本文基于可编程超表面提出了一种将数字信号调制与电磁辐射调控相融合的工作机制。可编程超表面包含大量亚波长尺度的数字编码单元，这些单元的数字状态构成了基于可编程超表面的信号调制与波束控制的口面编码序列。为了实验验证该工作机制，我们提出了一种可编程无线通信系统。该系统可以产生指定方向的单个波束形成单通道信号传输，也可以产生指定的双波束形成双通道独立信号传输。实验结果很好地验证了可编程通信系统的各项功能。本文的研究成果在第五代/第六代（5G/6G）无线通信中以及无人机、自动驾驶等现代智能电子平台中具有重要的应用前景。

关键词：雷达与通信一体化可编程超表面大规模多输入多输出

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基于语音识别的电磁调控智能超表面 Article

柏林, 刘元可, 徐亮, 张政, 王强, 蒋卫祥, 仇成伟, 崔铁军

《工程（英文）》 2023年第22卷第3期页码 185-190 doi: 10.1016/j.eng.2022.06.026

摘要：

本研究提出并实现了一种基于人类语音识别的智能超表面平台，用于对电磁波束进行可编程调控。该智能超表面平台由数字编码超表面、语音识别模块、单片机和数模转换器（DAC）电路组成，可根据预先存储的语音指令对电磁波进行智能控制。所构建的数字编码超表面包含6 × 6 个超级子单元，每个超级子单元由4 × 4 个嵌入了变容二极管的有源数字单元组成。语音识别模块配合DAC和单片机对语音指令进行识别，并生成对应的电压序列来控制超表面。此外，在超表面的设计过程中引入遗传算法，可有效优化超表面相位分布。为了验证智能超表面平台的性能，实验展示了雷达散射截面积缩减、涡旋波束生成和波束分裂三种典型功能。所提出的方案为调控电磁波提供了一种新途径，并在电磁和声学通信之间架起了一座桥梁。

关键词：语音识别可编程超表面遗传算法智能电磁调控

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极化可编程阵列天线 Article

陈定昭, 刘颜回, 李明, 郭攀, 曾卓, 胡俊, Y. Jay Guo

《工程（英文）》 2022年第16卷第9期页码 100-114 doi: 10.1016/j.eng.2022.03.015

摘要：本文提出了极化可编程的可重构天线阵列新概念，该阵列由多个具有有限极化数目的可重构天线单元组成。通过对所有的阵列单元的极化状态进行编程并采用一个新的优化策略对极化状态进行优化，证明了该阵列可以在矢量方向图中实现任意期望的LP，同时精确控制副瓣和交叉极化电平（XPL），从而完美匹配所需的通信信号的极化

关键词：阵列天线极化可编程天线可重构天线

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一种低剖面双极化可编程双波束扫描天线阵列 Perspective

朱世超,宁远帆,褚宏波,肖培,李高升

《信息与电子工程前沿（英文）》 2023年第24卷第10期页码 1504-1512 doi: 10.1631/FITEE.2300253

摘要：提出一种基于全息控制理论的低剖面双极化双波束扫描天线阵列。巧妙设计辐射单元，以通过控制集成在每个单元上的PIN二极管的状态实现可重构极化和辐射相位调制。将一个72通道的串并联等幅同相馈电网络与辐射阵列集成，实现阵列的低剖面特性。通过设计直流偏置电路，利用单片机对天线阵列数字编码，实现波束的二维动态精确偏转。加工制作了一个2单元子阵列和一个6×12阵列，并对该天线系统的数字可控辐射方向图特性进行实验验证。该天线系统可以在11 GHz实现−30°至30°的波束扫描，步进扫描角为5°。该天线系统具有体积小、成本低、易于集成、波束控制准确等特点，在雷达系统、智能天线等领域具有广阔的应用前景。

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可编程软件定义网络的新架构与安全技术：综述 None

Shen WANG, Jun WU, Wu YANG, Long-hua GUO

《信息与电子工程前沿（英文）》 2018年第19卷第12期页码 1500-1521 doi: 10.1631/FITEE.1800575

摘要：本文为可编程SDN最新进展相关研究提供一个全面综述，分析已被研究和有待解决的问题，并分析在框架架构和安全领域的发展趋势。

关键词：软件定义网络（SDN）；安全；可编程

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互联微电网可编程自适应安全扫描 Article

姜自民, 唐泽帆, 张鹏, 秦彦源

《工程（英文）》 2021年第7卷第8期页码 1087-1100 doi: 10.1016/j.eng.2021.06.007

摘要：本文提出一种可编程自适应安全扫描（PASS）技术，用以保护电力电子化微电网系统免受各类电力机器人（power bot）的攻击。可编程自适应扫描融合软件定义网络与新的协同检测方法；这一新的安全措施可以使得微电网的互联具有超高的弹性和安全性、低成本与高度自动化等优点。可编程自适应安全扫描技术的有效性和实用性在大量实验中得到了确证。

关键词：互联微电网可编程自适应安全扫描协同检测软件定义网络

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在现场可编程门阵列中用于降低泄漏功率的动态电源门控 Research Article

Hadi JAHANIRAD

《信息与电子工程前沿（英文）》 2023年第24卷第4期页码 582-598 doi: 10.1631/FITEE.2200084

摘要：现场可编程门阵列（FPGA）器件由于其低设计成本和可重构性，在电子系统中得到广泛应用。在手持电子系统等电池受限的应用中，低功耗FGPA的需求很大。

关键词：现场可编程门阵列（FPGA）；泄漏功率；电源门控；晶体管级电路设计

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基于现场可编程门阵列的不同数据路径架构 ANU轻量级密码的设计与实现 Personal View

Vijay DAHIPHALE, Gaurav BANSOD, Ankur ZAMBARE, Narayan PISHAROTY

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第4期页码 615-628 doi: 10.1631/FITEE.1800681

摘要：在相同实施条件下，在4种不同现场可编程门阵列（FPGA）上分别以4位、8位、16位和32位的数据路径尺寸实现ANU密码，并比较每一性能指标。

关键词：轻量级密码；物联网（IoT）；嵌入式系统安全；加密；现场可编程门阵列；数据路径设计

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可重构路由器研究的现状与展望

李玉峰,邱菡,兰巨龙

《中国工程科学》 2008年第10卷第7期页码 82-89

摘要：实时电路重构技术利用可编程器件可多次重复配置逻辑状态的特性，能够在系统运行时根据需要动态地改变系统的电路结构，利用可重构技术实现的路由器能够支持新业务模块的硬件电路在芯片内动态加载，同时又不影响其他功能模块的正常运行

关键词：可重构路由器可重构网络可编程器件互联网

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基于刚性与非刚性Square-Twist胞元混合排布的折纸超材料设计与性能编程研究 Article

马家耀, 臧世玺, 陈焱, 由衷

《工程（英文）》 2022年第17卷第10期页码 82-92 doi: 10.1016/j.eng.2022.02.015

摘要：

相比由完全相同的胞元组成的超材料，由类型和性能均不同的胞元形成的超材料能够实现更大的力学性能调控范围。然而，目前关于此种超材料的几何设计和性能编程方法鲜有报道。本文通过将一系列不同类型的square-twist 折纸胞元进行空间排布，设计了一种新型折纸超材料。进而进行了双轴拉伸实验，实验结果表明该新型超材料的变形能、最大刚度和初始峰值力均可由组成胞元的对应特性叠加得到，并且通过改变胞元类型、数量、几何参数、材料参数可以实现对超材料力学性能的大范围编程调控。此外，对具有固定胞元数量的超材料，通过改变山-谷线折痕的排布可以得到胞元类型与数量不同的一系列超材料，从而实现根据具体需求的力学性能重编程。本工作为可编程折纸超材料的设计提供了新的思路，在机械等工程领域具有广阔的应用前景。

关键词：折纸超材料超材料 square-twist折纸非周期性排布可编程性

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基于可编程电压信号实现海底观测网海缆切换及故障隔离 None

Zhi-feng ZHANG, Yan-hu CHEN, De-jun LI, Bo JIN, Can-jun YANG, Jun WANG

《信息与电子工程前沿（英文）》 2018年第19卷第11期页码 1328-1339 doi: 10.1631/FITEE.1601843

摘要：无需配置额外通讯路由，借助已有电力传输缆，传输基于特定序列的可编程电压信号，实现水下分支器与陆地岸基站的通讯。建立系统仿真模型，分析电压信号最大数据位频率，确保准确识别控制命令。

关键词：缆系海底观测网；海缆切换及故障隔离；可编程电压信号；最大数据位频率

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一种非侵入式的基于功耗的可编程逻辑控制器异常检测方案 Article

Yu-jun XIAO, Wen-yuan XU, Zhen-hua JIA, Zhuo-ran MA, Dong-lian QI

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第4期页码 519-534 doi: 10.1631/FITEE.1601540

摘要：可编程逻辑控制器（Programmable logic controller, PLC）作为工业控制系统中的核心组件，能够直接控制现场设备，一旦PLC中运行了恶意程序，则可能直接造成重大财产损失甚至是人员伤亡

关键词：工业控制系统；可编程逻辑控制器；边信道；异常检测；基于长短记忆单元的神经网络模型

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以Matrix-3000为例研究面向裸金属加速器的异构多线程编程模型 Research Article

方建滨1,张鹏1,黄春1,唐滔1,卢凯1,王睿伯1,王峥2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2023年第24卷第4期页码 509-520 doi: 10.1631/FITEE.2200359

摘要：本文分享了我们为Matrix-3000开发的并行编程模型及其支持编译器和库的经验。为了帮助软件开发，我们从头开始开发了一个针对Matrix-3000的软件栈，包括一个低层次的编程接口和一个高层次的OpenCL编译器。该低层次编程模型为使用Matrix-3000的裸金属加速器提供了原生编程支持，而高层次模型允许程序员使用OpenCL并行编程标准。我们的编程模型已经被部署到一个E级原型系统的生产环境中。

关键词：异构计算；并行编程模型；可编程性；编译器；运行时系统