石河子大学学报

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化工·材料·食品

基于 Suzuki-Miyaura 反应合成联苯乙酸乙酯衍生物

万江 , 孙佐浩 , 刘帅 , 梁雪婷 , 徐亮 , , 刘志勇 ,

2017, 35(5): 537-541. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2017.05.002

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联苯乙酸乙酯衍生物作为重要的有机中间体，在药物合成、材料等领域发挥着重要作用。本文基于 Suzuki-Miyaura 偶联反应，设计了一种新的催化偶联反应体系并用于合成联苯乙酸乙酯衍生物。最优条件如下：在甲苯溶液中，以 2.0 mol%的醋酸钯为催化剂、醋酸钾为碱试剂、大位阻单齿膦配体 XPhos 为配体、在 100℃的反应体系中反应 18 h。多种苯硼酸衍生物均可参与该反应，合成相应的联苯乙酸乙酯衍生物，产率在 55%-97%之间。

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化工·材料·食品

氮杂环卡宾催化硝基甲烷与查尔酮的 Michael 反应

邢芬, 陈磊, 冯泽南, 理阳过, 杜广芬, 何林

2017, 35(5): 542-547. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2017.05.003

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氮杂环卡宾作为一类重要的小分子催化剂，近年来在有机合成领域得到了广泛的应用。本文研究了氮杂环卡宾作为 Brφnsted 碱催化硝基甲烷与查尔酮的 Michael 加成反应，发展了氮杂环卡宾催化构筑 γ- 硝基羰基化物的有效方法。实验结果表明：以 17 mol%稳定的氮杂环卡宾 IPr 作为催化剂，以二氯甲烷为溶剂，各种取代基的查尔酮与硝基甲烷可以在室温下顺利反应，以 26%-99%的产率得到目标产物。该反应具有效率高、无金属污染、环境友好等优点。

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化工·材料·食品

双层 ZnS 界面修饰 ZnO 球聚体基量子点敏化太阳能电池的光电性能

吴强 , 王兴行 , 赵海峰 , 曹海宾 , 侯娟 ,

2017, 35(5): 548-552. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2017.05.004

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在量子点敏化太阳能电池中，降低严重的界面电荷复合是提高光电转化效率达到实际应用所面临的一个重大课题。本研究以 ZnO 球聚体为光阳极，分别采用化学浴沉积法（CBD）和连续离子层交互吸附与反应法（SILAR），在 ZnO 球聚体及 CdS/CdSe 量子点的表面分别沉积 ZnS，构筑双层 ZnS 修饰（ZnO/ZnS/CdSe/CdS/ZnS）的量子点敏化太阳能电池（QDSCs）以获得较高的光电转化效率；采用扫描电子显微镜（SEM）、X- 射线衍射仪（XRD）及紫外 - 可见分光光度计对光阳极薄膜的形貌、结构以及光吸收性能进行表征，并通过测试电池的光伏特性曲线、电化学交流阻抗谱来表征电池的电化学性能，探究内、外 ZnS 层对电池光电性能的影响。实验结果表明：双层 ZnS 修饰后，电池的光电转换效率（PCE）达到了 2.80 %，比仅有外层 ZnS 修饰的 PCE （1.89 %）提高了约 32.5 %；采用双层 ZnS 进行界面修饰可以有效降低界面电荷复合，提高 QDSCs 的性能，为太阳能电池的进一步应用提供重要的参考依据。

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化工·材料·食品

响应曲面法优化二茂铁基双甲酰肼的微波辅助合成工艺

刘彤 , 谢文娟 , 韦春燕 , 周瑶 , 任崇婷 , 杨金凤

2017, 35(5): 553-558. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2017.05.005

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本研究采用微波辐射技术简便、快速、高效合成 1,1′- 二茂铁双甲酰肼（d）。为了提高其产率，分别以 1,1′- 二茂铁双甲酸甲酯和 80%水合肼的物料比，微波输出功率和微波辐射加热时间为单因素进行考察，利用响应曲面法进行合成工艺的优化。研究结果表明：1,1′- 二茂铁双甲酸甲酯和 80%水合肼的物料比为 2∶5，微波输出功率为 100 W，微波辐射加热反应时间为 15 min 为其最佳合成工艺条件，产率可达 91.7%。

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化工·材料·食品

乙炔氢氯化反应中 HgCl2/ 蛭石催化剂失活的影响因素分析

姜丽娜 , 黄歆 , 吕凯 , 于峰 , 时运刚 , 李洪玲 , 但建明

2017, 35(5): 559-563. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2017.05.006

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为提高 HgCl2/ 蛭石催化乙炔氢氯化反应的寿命，考察改性条件对 HgCl2/ 蛭石催化乙炔氢氯化反应催化活性的影响，并用比表面积测试、扫描电镜、热重分析、X 射线荧光分析等表征方法对 HgCl2/ 蛭石催化剂失活的影响因素进行了分析。结果表明：HgCl2/ 蛭石催化剂在乙炔氢氯化反应中起始催化活性较高；蛭石成分中的酸性 SiO2、催化剂热稳定性差、积炭和载体导电导热性能差等是其失活的主要影响因素，其中酸性 SiO2 对催化剂失活的影响最大。通过炭包覆和炭化硅改性可以延长催化剂的寿命，这为提高催化剂寿命提供了参考。

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化工·材料·食品

利用烟气脱硫中间产物亚硫酸钙与芒硝制备亚硫酸氢钠

吕凯 , 孟红霞 , 洪成林 , 乔秀文 , 齐誉 , 但建明

2017, 35(5): 564-569. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2017.05.007

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湿法石灰 / 石灰石 - 石膏法为目前主要的烟气脱硫技术，但其中间产物亚硫酸钙的氧化过程需消耗大量能源且烟气中硫资源未被回收利用。为简化湿法烟气脱硫氧化过程和节省电能消耗，并实现烟气硫资源的回收利用，本文研究将亚硫酸钙转化为亚硫酸氢钠。本文以亚硫酸钙转化率为指标，亚硫酸钙、硫酸钠和硫酸为反应物，探究反应物比例、亚硫酸钙浓度、硫酸浓度、反应温度等因素对转化率及反应液 NaHSO3 浓度的影响。通过正交实验确定该反应的最优条件为：亚硫酸钙浓度为 30%，反应物比例关系为 n CaSO3 ∶n H2 SO4 ∶n Na2 SO4 =1∶1.1∶1，硫酸浓度为 3 mol/L，反应温度为 20 ℃。最优条件下，转化率可达到 94.05%，反应液 NaHSO3 浓度达到 205 g/L，这表明脱硫中间产物亚硫酸钙制备亚硫酸氢钠具有可行性，符合环保循环理念，具有重要的理论意义和现实意义。

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医学·药学

骨形态发生蛋白 -2 在肝包虫外囊壁钙化中的作用

杨婧 , 张宏伟 , 葛权虎 , 赵伯文 , 彭心宇 , 张示杰 , 孙红 , 吴向未 , 郭淑霞

2017, 35(5): 570-573. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2017.05.008

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为探讨骨形态发生蛋白 -2 (BMP-2)在囊型包虫外囊壁钙化中所起的作用。采用分离肝包虫囊肿囊壁细胞并诱导其向成骨分化的方法，同时成骨培养基中添加不同浓度的重组人源 BMP-2（rh BMP-2）和抑制剂并诱导细胞成骨分化，茜素红染色评估囊壁细胞成骨分化能力；通过观察囊肿情况和对囊壁组织行免疫组化，评估 BMP-2 因子对囊壁钙化的影响。结果显示，成骨诱导后，囊壁细胞矿化结节增多，外源性的 rh BMP-2 可促进囊壁细胞矿化，而抑制剂却抑制了这种效果。在肝包虫的动物模型中，抑制剂抑制囊壁细胞的钙化，使得囊肿变小、虫体活力减低。由此可知，包虫囊肿囊壁细胞具有成骨分化潜能，体外成骨诱导可获得成骨细胞样表型；BMP-2 促进包虫囊肿囊壁细胞钙化；药理学调控作用下的囊壁钙化将成为包虫病新的治疗靶点。

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医学·药学

人卵巢癌裸鼠卵巢原位移植瘤模型的构建

詹光熙 , 彭书敏 , 美丽古丽·莫合买提 , 郭晓青

2017, 35(5): 574-579. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2017.05.009

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为探讨人卵巢癌进展机制的相关研究，构建适宜的体内动物模型。采用慢病毒转染技术，构建稳定过表达绿色荧光报告基因(GFP)的人 EOC 细胞模型：SKOV3(人卵巢浆液性腺癌细胞株)和 ES-2(人卵巢透明细胞癌细胞株)；异氟烷吸入麻醉 4-6 周龄 BALB/C(nu/nu)雌性裸鼠，从裸鼠背部正中纵切口进入腹腔，显微多点注射法分别将细胞模型悬液，移植于裸鼠的单侧卵巢，每组 6 只裸鼠；NightOWL 活体成像系统动态观察裸鼠移植瘤生长和转移情况；移植术后 4-6 周解剖裸鼠，取卵巢和转移瘤组织行 HE 染色。结果显示，携带 GFP 的 EOC 细胞模型 SKOV3 和 ES-2，均可成功构建裸鼠卵巢原位移植瘤模型，裸鼠未发生手术原因死亡，成功率均 100%；活体成像系统通过检测 GFP 的荧光强度和范围，能够动态监测裸鼠移植瘤生长情况；SKOV3 细胞模型构建的卵巢癌和转移瘤组织，HE 染色观察病理特征符合人卵巢浆液性腺癌；ES-2 细胞模型构建的卵巢癌和转移瘤组织，HE 染色观察病理特征符合人卵巢透明细胞癌。由此可知，异氟烷吸入麻醉、从背部正中纵切口进入腹腔、显微多点注射法移植携带 GFP 的 EOC 细胞模型，能成功构建可动态监测的裸鼠卵巢原位移植瘤动物模型；该动物模型与人卵巢癌生物学特征类似，适宜作为研究人卵巢癌演变进展的体内模型。

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医学·药学

创伤后应激障碍样大鼠海马区 p38MAPK 的改变

庞雨婷, 邢文龙, 张桂青

2017, 35(5): 580-584. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2017.05.010

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为探讨精神创伤后应激障碍样大鼠海马区 p38 丝裂原活化蛋白激酶（p38MAPK）的改变及其意义。采用将 Wistar 大鼠随机分为 4 组的方法：空白对照组、PTSD 1 d 组、PTSD 4 d 组、PTSD 7 d 组，每组各 8 只。PTSD 组建立 SPS 模型，采用旷场实验、Morris 水迷宫等方法检验各组大鼠造模前后的行为学指标变化并评估造模效果，采用逆转录酶 - 多聚酶链反应（RT-PCR）及蛋白质免疫印迹法(Western blot)测定各组大鼠海马组织中 p38MAPK 的水平变化。结果显示：应激后大鼠海马区 p38MAPK 水平升高，差异具有统计学意义（P<0.05）。由此可知，创伤后应激障碍大鼠海马区 p38MAPK 升高，可能与学习及记忆功能受损有关。

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医学·药学

Krt7 和 p16 在宫颈病变进展中的临床意义

美丽古丽·莫合买提 , 彭书敏 , 詹光熙 , 郭晓青

2017, 35(5): 585-589. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2017.05.011

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为探讨 Krt7 和 p16 在宫颈病变进展和临床诊治中的意义。收集慢性宫颈炎、宫颈低级别鳞状上皮内病变 (Low-grade Squamous Intraepithelial Lesion，LSIL)、宫颈高级别鳞状上皮内病变(High-grade Squamous Intraepithelial Lesion， HSIL)和宫颈癌的石蜡标本及临床资料，免疫组织化学法检测石蜡组织中 Krt7 和 p16 的表达，统计分析 Krt7 和 p16 的表达与慢性宫颈炎、LSIL、HSIL 和宫颈癌的相关性。结果显示，Krt7 在慢性宫颈炎、LSIL、HSIL 和宫颈癌中的阳性表达率呈逐渐递增的趋势，依次为 24%(10/41)、13%(4/30)、71%(31/44)、88%(22/25)，差异具有统计学意义(P<0.05)；Krt7 阳性表达率在 LSIL 与 HSIL、LSIL 与宫颈癌、HSIL 与宫颈癌之间存在统计学差异(P<0.001)，但在宫颈炎与 LSIL 之间没统计学差异(P=0. 251)；p16 在慢性宫颈炎、LSIL、HSIL 和宫颈癌中的阳性表达率呈现逐渐递增的趋势，依次为 39%(16/41)、60%(18/30)、 88.6%(39/44)、100%(25/25)，差异具有统计学意义(P<0.05)；p16 阳性表达率在慢性宫颈炎与 LSIL，LSIL 与 HSIL，LSIL 与宫颈癌，HSIL 与宫颈癌之间均存在统计学差异(P<0.001)；Krt7 和 p16 均阳性表达者在慢性宫颈炎、LSIL、HSIL、宫颈癌中的比例分别为 2.44%(1/41)、3%(3/30)、68.18%(30/44)、88.00%(22/25)，差异具有统计学意义(P<0.05)。Krt7、p16、联合检测 Krt7 和 p16 诊断宫颈病变的 ROC 曲线下面积分别为 0.67、0.72、0.23(P＜0.01)。结论：Krt7 表达阴性的 LSIL，进展为 HSIL 或宫颈癌的风险可能较低，无需临床过多干预治疗；Krt7 表达阳性的 LSIL 进展成 HSIL 或宫颈癌的风险可能较高，应当引起临床重视；联合检测 Krt7 和 p16，可能在临床中能更有效的筛选出进展为 HSIL 的高危人群。

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医学·药学

蔷薇红景天对大鼠脑缺血的保护作用研究

陈娟 , 张珂 , 李国玉 , 梁旭 , 刘秋怡 , 黄健 , 王航宇 , 王金辉 ,

2017, 35(5): 590-601. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2017.05.012

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为观察蔷薇红景天对大鼠局灶性脑缺血模型的保护作用。采用 Longa 改良线栓法建立大鼠左侧大脑中动脉阻塞（MCAO）模型，通过观察大鼠脑组织病理切片，免疫组化，脑指数等指标，以及测定 MDA、NO、 GSH-PX、LD、 Na+ K+ -ATP 酶、Ca2+ Mg2+ -ATP 酶的含量和 SOD、NOS 的活性，判断大鼠脑缺血情况及蔷薇红景天对大鼠脑缺血模型的保护作用，利用分子对接技术进一步阐述蔷薇红景天对大鼠脑缺血保护作用的机制。结果显示，蔷薇红景天能够显著降低大鼠血清中的 MDA、NO、NOS 和脑组织中 LD 的含量；显著升高血清中的 SOD 及脑组织中的 GSH-PX、 Na+ K+- ATP 酶、Ca2+ Mg2+ -ATP 酶的含量；与模型组相比，各给药组的脑指数均有显著降低，从 HE 染色和免疫组化的图片来看，各给药组的脑缺血情况都有所改善，从分子对接的结果来看，主要是通过蔷薇红景天中化合物 3、6、9、11、 13、14 对大鼠脑缺血起保护作用。由此可知，蔷薇红景天对大鼠局灶性脑缺血模型有一定的保护作用。

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医学·药学

α- 硝基酮类的合成

张寒青 , 潘馨慧 , 张珂 , 王航宇 , 王金辉 ,

2017, 35(5): 602-605. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2017.05.013

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为找到一种简便易行的方法对 α- 硝基酮类化合物进行合成。采用取代的苯甲酰氯和硝基甲烷为原料，经过两步反应来获得有机反应中重要的中间体 α- 硝基酮。结果显示，通过该方法合成了 12 种取代的硝基苯乙酮，其产率在 68%-95%之间，结构通过 1 H NMR 验证正确。由此可知，使用取代的苯甲酰氯和硝基甲烷为原料，可以获得相应的硝基酮，并有较为满意的产率。

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农学·植物保护

密度对新疆春玉米叶片空间分布特征的影响

杨文杰 , 邹楠 , 张国强 , 张召星 , 王克如 , 刘朝巍 , 肖春花

2017, 35(5): 606-611. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2017.05.014

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为探究种植密度对玉米叶片空间分布特点的影响，2014 年于新疆兵团第四师 71 团 6 连试验地种植了３个具有代表性的高产春玉米品种先玉 335(XY335)、登海 618(DH618)和 KWS1568，设置了 15000 株 /hm2 (D1)、60000 株 /hm2 (D2)、 120000 株 /hm2 (D3)、180000 株 /hm2 (D4)4 个密度水平，根据试验结果分析了玉米叶片叶面积空间分布特点、单株玉米叶面积最大值及其所在的叶位、产量变化及产量构成因素。结果表明：各玉米品种单株叶面积空间垂直分布呈单峰曲线，在植株的基部和顶端叶面积较小，中部叶面积较大；不同密度条件下，中部叶片叶面积较其他部位变化显著。随着密度的增加，单株叶面积垂直分布越来越紧凑；随着密度的增加，3 个春玉米品种 DH618、KWS1568 和 XY335 的产量呈现出先增加后减小的趋势，在 D3 处理下获得最大产量。因此，合理密植通过调控群体与个体间的关系，使得冠层获得最适的空间结构从而产生最多的光合产物，可达到高产的目的。

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农学·植物保护

大丽轮枝菌微菌核形成的影响因素研究

夏红飞, 陈志荣, 宾毅, 高峰, 黄家风

2017, 35(5): 618-624. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2017.05.016

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为了研究大丽轮枝菌微菌核形成的影响因素及其与微菌核形成相关基因之间的关系，本研究通过微菌核形态观察、重量测定及形成相关基因的表达测定，对不同温度、光照、营养及寄主根系诱导条件下，棉花大丽轮枝菌 V592 菌株微菌核的形成进行了分析。结果表明：以 PDA 为基质，26 ℃比 22 ℃更有利于微菌核形成；连续黑暗的条件比自然光及连续光照更有利于微菌核形成；营养丰富的全营养 PDA 培养基比半营养 PDA 及水琼脂平板更有利于微菌核形成；棉花根系及其提取物对微菌核的形成具有促进作用。通过 qRT-PCR 对 7 个微菌核形成相关基因的表达量进行测定，结果显示，温度、光照及营养条件改变后 12 h，7 个基因在 26 ℃时的表达量明显高于 22 ℃时的表达量，6 个基因在黑暗中的表达量明显高于连续光照条件下的表达量，6 个基因在全营养中的表达量明显高于营养缺乏的培养基中的表达量，表明大丽轮枝菌微菌核的产量与温度、光照和营养条件改变后 12 h 各基因的表达量密切相关。而寄主根系对微菌核形成相关基因的表达在 12 h 时有短暂的抑制作用，但是 48 h 后各基因不断被诱导表达。以上结果表明大丽轮枝菌微菌核的产量与微菌核形成相关基因的诱导表达密切相关。

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畜牧·兽医

FGF8、SHH、FOXL2 基因在鸡胚成纤维细胞中的调控作用研究

张虎军 , 赵宗胜 , 翟曼君 , 郑炜 , 李青峰

2017, 35(5): 625-631. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2017.05.017

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为了研究 SHH、FGF8 和 FOXL2 三个基因在鸡和鹌鹑杂交禽胚胎早期发育中的作用，分别构建鸡 SHH、FGF8 和 FOXL2 三个基因共 9 个 RNA 干扰载体，构建 FGF8 基因和 SHH 基因的过表达载体；将干扰载体和过表达载体分别转染鸡胚成纤维细胞。结果表明：FGF8 基因通过 MAPK 信号通路影响杂交种胚胎早期发育；SHH 基因通过 Hedgehog 信号通路影响杂交种胚胎早期发育；FOXL2 基因通过调节 DMRT1、SOX9 和 CYP19 等基因的表达变化来影响杂交种胚胎早期发育。本研究可为进一步研究雌性杂交种胚胎早期死亡的原因奠定理论基础。

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畜牧·兽医

塔里木马鹿胎儿性别鉴定

李超程 , 赵喜堂 , 杜迎春 , 孙丽荣 , 蒋松 , 刘明达 , 营瑞文 , 魏丽敏 , 贾斌

2017, 35(5): 632-635. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2017.05.018

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为建立一种简单、准确的塔里木马鹿早期胎儿性别鉴定新方法，本研究利用妊娠马鹿血浆中胎儿游离的 DNA 为模板，通过常规 PCR 扩增牙釉蛋白特异序列，对 89 头妊娠 12-14 周龄塔里木马鹿进行胎儿性别鉴定，鉴定结果与实际产犊性别进行比较。结果表明：成功从 X 染色体上扩增出 282 bp 的片段，从 Y 染色体上扩增出 252 bp 的特异性片段； 89 头妊娠母鹿胎儿检测结果显示，50 头为公，39 头为母，与实际产仔性别比对后，鉴定准确率为 91.01%。由此可知，利用胎儿游离 DNA 和牙釉蛋白基因对塔里木马鹿进行早期胎儿性别鉴定，方法简单且准确率高。

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计算机技术·信息工程

基于简化单一导频结构的信道估计方法研究

朱康特, 陈波 , 杜秀丽, 张云贺

2017, 35(5): 636-640. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2017.05.0019

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不同信道模型对信道估计有很大的影响，导频结构的设计必须选择合理的导频间隔。针对传统信道模型难以全面描述多径衰落和噪声对信道估计的影响，以及传统导频结构存在导频数量过多、计算复杂高等问题。本文建立了自定义信道估计模型，该模型充分考虑了时变频率选择性和广义平稳信号的非相关散射特性；同时，提出了基于梳状导频图案的简化单一导频结构，该导频结构根据导频间隔等间距的交错截取导频信号。仿真表明：该方法减少了导频数量，提高了频带利用率。同时，与二维导频结构相比，有效降低了计算复杂度；与传统结构相比，误码率降低了 1-2 dB，该方法可广泛应用于信道估计中的导频图案设计，具有很强的实用性。

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计算机技术·信息工程

基于压缩感知的图像重构关键技术研究

刘效勇 , 卢佩 , 曹海宾 , 田敏

2017, 35(5): 641-647. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2017.05.020

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图像在信息领域应用的重要性使人们对快速成像技术提出了更高需求，压缩感知理论为图像处理提供了一种新途径。本文研究了压缩感知理论应用于图像重构的关键技术，重点分析对比了各种因素对重构图像质量的影响。实验结果表明：通过小波变换基对信号稀疏，以哈达玛矩阵作为测量矩阵，使用正交匹配追踪算法时仅需 50%的采样率即可获得较高质量的图像，有效减少了传统方法中冗余数据过多问题，在重构图像视觉效果和 PSNR 值上均有所提高，同时提高了恢复效率。本研究为应用压缩感知寻求最优化图像恢复方法在理论和技术上提供了有力依据和支撑。

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数学·物理

Banach 空间中 φ- 强增生型变分包含解的迭代逼近

万美玲, 张树义 , 丛培根

2017, 35(5): 648-651. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2017.05.021

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在实自反 Banach 空间框架下,研究一类 φ- 强增生型变分包含问题,利用新的分析技巧,证明了这类 φ- 强增生型变分包含问题解的带混合误差的迭代序列的强收敛性定理,最终从多方面推广和改进了有关研究中的相应结果。

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数学·物理

一类具有双线性发生率分数阶 SIS传染病模型的全局稳定性

郑义, 杨霞

2017, 35(5): 652-656. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2017.05.022

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本文研究了一类分数阶 SIS 传染病模型的全局稳定性问题，得到了模型的无病平衡点 E0 与有病平衡点 E* ，分别通过构造相应的 Lyapunov 函数对平衡点的全局稳定性进行讨论，得到结论：当 R0 ＜1 时模型，模型只存在无病平衡点 E0 ，无病平衡点 E0 在区域 D 内是全局渐进稳定的；当 R0 ＞1 时模型存在无病平衡点 E0 以及地方病平衡点 E*，地方病平衡点 E* 在区域 D 内是全局渐进稳定的。最后通过数值模拟及对比验证所得结论，并给出控制疾病流行的一些可行性意见。

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数学·物理

基于介质光栅导模共振的多频率点的单向通光

田徐腾越 , 高华 , 许玲玲

2017, 35(5): 657-660. doi: 10.13880/j.cnki.65- 1174/n.2017.05.023

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单向通光是指只允许光波从一个入射方向上通过，反方向入射时光波全部被截止。单向通光元件即光二极管是实现光计算、光互联等功能中非常重要的一个基本光学元件。本文设计并提出了一种可实现多频率点单向通光的光栅光学单通元件, 其原理在于通过波矢匹配条件单方向地激发光栅基底层的波导模式共振，抑制光栅高衍射级的透射，从而获得光学非对称透射，并通过优化光栅结构参数进而获得单向通光的透射效果。时域有限差分方法模拟结果表明：在共振波长处，其正、反向透过率可以分别达到 0%到 90%，单透效果远远优于非对称金属光栅系统的单透效果。此外，该单透元件还具有结构简单，无吸收，对光波偏振态没有依赖等诸多优点，尤其适用于现代硅基纳米光子线路的集成结构。

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