基于OBE理念和BOPPPS模型的混合式教学实践研究——以可编程逻辑器件及应用课程为例

依托学习通平台,基于OBE理念,以BOPPPS教学模式为指导,并以可编程逻辑器件及应用课程为例进行了线上线下混合式教学改革和实践。问卷调查结果表明,混合式教学模式可以有效提高教学效率,提升学生的学习效果,增强学生的持续学习动力,可为高校混合式教学提供一个可操作的案例,并为BOPPPS教学模式在线上教学平台中的应用提供一定的借鉴。

基于GaAs pHEMT工艺的宽带6位数字移相器MMIC

基于0.15μm GaAs pHEMT (pseudomorphic High Electron Mobility Transistor)工艺,研制了一款6位数字移相器微波单片集成电路(Monolithic Microwave Integrated Circuit,MMIC).该移相器由六个基本移相位级联组成,工作频带为10~18 GHz,步进值为5.625°,移相范围为0~360°,具有64个移相态.根据最优拓扑选择理论,5.625°,11.25°,22.5°移相位采用桥T型结构,降低了移相器的插损及面积;采用开关型高低通滤波器结构实现45°,90°,180°移相位,提高了大移相位的移相精度,并有效降低了寄生调幅.实测结果表明:64态移相寄生调幅均方根误差小于0.6 dB,移相输入输出回波损耗低于-11 dB,移相均方根误差小于4.2°,基态插入损耗低于8.6 dB.芯片尺寸为3.35 mm×1.40 mm.该数字移相器具有宽频带、高移相精度、尺寸小的特点,主要用于微波相控阵T/R组件、无线通信等领域.

基于圆微带天线阵的射频涡旋电磁波的产生

射频涡旋电磁波等相位面呈涡旋状,是一种携有新自由度-轨道角动量的电磁波。在轨道角动量模式理论分析的基础上,提出了在中心频率6GHz处产生携有轨道角动量的涡旋电磁波的一种圆微带天线阵新结构,设计了以双层圆形微带天线为阵元组成的圆形阵列天线,通过控制馈源的相位差,得到模式量子数为0,1,2,3,4的轨道角动量。仿真结果表明:携轨道角动量的电磁波矢量电场图具有涡旋波阵面的特性,合适的阵列半径和馈线排列分布将产生携有良好轨道角动量特性的涡旋电磁波,而不当的阵列半径或馈线排列分布将出现能量的分散或者相互耦合的问题。

低功耗单片低噪声放大器芯片

基于0.15μm GaAs pHMET工艺技术的管芯特性分析,采用电流复用结构及有源偏置技术,研制了一款高鲁棒性低功耗单片低噪声放大器芯片.该款芯片具有三级拓扑结构,采用源极负反馈提高芯片稳定性,采用有源偏置技术弥补工艺波动现象造成的芯片性能波动.供电电压为5V的条件下,芯片的工作带宽为19~24GHz,增益和噪声系数分别为（24.7±0.2）,（1.4±0.1）dB,电路总电流仅为5mA.芯片尺寸为2mm×1mm.与其他相同工作频率、使用传统技术的芯片相比,噪声系数和电路功耗方面具有明显的优势.

X波段宽带幅相多功能芯片设计

为了降低相控阵天线T/R组件的尺寸和成本,提高集成度,该文基于0.5μm GaAs pHEMT工艺,设计了一款X波段宽带幅相多功能芯片。芯片在架构设计方面除了集成传统的6位数字移相器、6位数字衰减器、单刀双掷开关和驱动放大器以外,新引入了2位数字延时器,实现了收发通道的幅相与时延的独立控制和单芯片集成,改善了宽带相控阵应用中的波束色散。在幅相特性方面,采用高低通移相网络和开关型衰减拓扑,实现平坦的移相、衰减特性,并有效降低了寄生调幅和附加相移。实测结果表明:8~12 GHz工作频带内,64态移相均方根(RMS)误差小于3.5°,寄生调幅RMS小于0.3 dB;64态衰减RMS误差小于0.4 dB,附加相移RMS小于2.5°;延时器延时误差小于1.5 ps。芯片尺寸为5.0 mm×3.5 mm。

AlGaAs/GaAsHBT非等温能量平衡模型(NEB)及其数值分析

本文探讨了包含异质结和晶格加热效应下非等温能量平衡模型(NEB),且将其用于AlGaAs/GaAsHBT的数值分析中,并在二维器件模拟器中实现。通过与用简单的模型计算得到结果比较得出:NEB模型能更好说明实验得到的结论。

重掺杂能带结构的变化对突变HBT电流影响

基于禁带变窄量在导带和价带之间的分布比例与掺杂浓度相关的Jain-Roulston模型,研究了重掺杂能带结构的变化对突变异质结HBT电流影响.研究表明禁带变窄量在导、价带间分布模型选用的不同,计算结果之间有明显的差别,基于Jain-Roulston分布模型的结果同实验测量符合很好.因此对于突变HBT性能分析,必须精确考虑重掺杂禁带变窄量在能带上的具体分布.

C波段携轨道角动量螺旋波微带阵天线设计

本文以同轴馈电的矩形微带天线作为阵单元,将8个相同的单元天线等间隔分布在一个同心圆面上以组成微带阵天线,并采用等幅但相邻单元间相位差为一常数的方式进行激励。基于三维高频结构电磁模拟软件仿真优化,在中心频率为6GHz处,根据不同的相位延迟得到不同模式的携有轨道角动量的方向图。仿真结论表明,该新颖的微带阵天线能产生携有轨道角动量的螺旋电磁波。

1~9 GHz超宽带温度补偿低噪声放大器的设计

超宽带低噪声放大器是可重构射频前端、宽带相控阵雷达必需的芯片,其性能直接影响系统的灵敏度.展示一款集成温度补偿有源偏置电路的超宽带低噪声放大器,该放大器采用新型温度补偿有源偏置电路,能有效地降低工作环境温度变化导致的增益波动;同时,通过带宽扩展技术提高晶体管高频增益,实现9倍频程的工作带宽.该款芯片基于0.15μm GaAs pHEMT工艺设计制造,尺寸为2 mm×1.2 mm.测试结果表明,该低噪声放大器在5 V工作电压下,功耗为125 mW;工作频率为1~9 GHz,频带内噪声系数小于1 dB,增益大于25 dB,输入输出回波损耗小于-10 dB,输出1 dB压缩点大于10 dBm;在-55~125℃工作环境下,芯片增益波动小于1 dB.

考虑自热效应的重掺杂AlGaAs/GaAs HBT电流特性分析

重掺杂使导带、价带带边同时发生了收缩 ,从而产生能带变窄效应 ( BGN)。对于因重掺杂 NPN突变 Al Ga As/Ga As HBT,而引起 BGN导带和价带突变界面势垒形状及高度都发生改变结果 ,以致对电流输出特性产生重要的影响。本文基于 Jain-Roulston禁带收缩模型及热场发射——扩散载流子输运机制 ,对考虑自热效应下的重掺杂 Al Ga As/Ga-As HBT电流特性进行了深入的研究。通过与其它计算程序常用的几种 BGN模型比较得出 :为了更好描述电流传输 ,利用 Jain-Roulston的 BGN模型 ,考虑导带。

Ku波段电磁涡旋相控阵列天线设计

为了能产生性能更好携有轨道角动量的涡旋电磁波,采用微带天线技术,设计了一种新型的相控微带阵列天线.以同轴馈电的圆微带天线为单元,将8个、16个相同的单元天线等间隔的分布在一个同心圆上分别组成两个单圆环和一个双圆环结构的相控阵列天线,并采用等幅且同一环的相邻单元间相位差为常数的方式进行激励.通过电磁场全波仿真软件Ansoft HFSS建模并优化,单圆环和双圆环阵列结构均在中心频率为15 GHz处获得了携有轨道角动量的涡旋辐射方向图.结果表明:虽然单圆环结构的相控阵列天线可通过增加阵元数来改善电磁涡旋性能,但不可避免的造成更大的天线体积;而利用双圆环结构,由于增加一个内环设计自由度,结合内外环的协同优化仿真,通过设置适当的天线阵列结构和相位延迟,双圆环结构较单圆环结构产生的涡旋电磁波有更小的中心轴线开口张角,具有更强的涡旋方向性和更高的辐射增益.

禁带变窄效应对突变AlGaAs/GaAs HBT电流影响的研究

重掺杂使导带、价带带边同时发生了收缩,从而产生禁带变窄效应(BGN)。对于基区重掺杂Npn突变AlGaAs/GaAsHBT,BGN引起导带和价带突变界面势垒形状及高度都发生了改变,这对基区、集电区电流产生重要的影响。文中基于Jain-Roulston禁带收缩模型及热场发射-扩散载流子输运机制,对这一现象进行了深入的研究。通过与其它计算程序常用的几种BGN模型比较得出为了更好描述电流传输,利用Jain-Roulston的BGN模型,考虑禁带变窄量在导带、价带有不同的分配,从而对电流有不同的影响是必要的。

X～Ku波段宽带驱动放大器设计

基于SiC衬底的0.25μm GaN HEMT工艺,设计了一款X～Ku波段宽带1W驱动放大器单片微波集成电路。设计使用了一种有源器件的大信号输出阻抗的等效RC模型验证了GaN HEMT工艺模型的准确性,并获得了不同尺寸的GaN HEMT的大信号输出阻抗。第一级管芯采用负反馈结构,降低匹配网络的Q值,通过带通匹配网络拓扑,实现了宽带匹配。测试结果表明,在28V的工作电压下,8～18GHz的频率内驱动放大器实现了输出功率大于30dBm,功率附加效率大于21%,功率增益大于15dB。芯片尺寸为:2.20mm×1.45mm。该芯片电路具有频带宽、效率高、尺寸小的特点,主要用于毫米波收发组件、无线通讯等领域,具有广泛的应用前景。

Ku波段微波单片集成电路6位数字衰减器设计

基于GaAs 0.25μm增强/耗尽型(E/D)赝配高电子迁移率晶体管(pHEMT)工艺,研制了一款Ku波段6位数字衰减器微波单片集成电路(MMIC)。该6位数字衰减器由6个基本衰减位级联组成,可实现最大衰减量为31.5 dB、步进为0.5 dB的衰减量控制。采用简化的T型衰减结构,实现了0.5 dB和1 dB的衰减位。16 dB衰减位采用开关型衰减拓扑,在提高衰减平坦度的同时,有效降低其附加相移。测试结果表明,在12~18 GHz的频率内,数字衰减器衰减64态均方根误差(RMS)小于0.25 dB,附加相移为-0.5°^+9.5°,插入损耗小于4.9 dB,输入输出驻波比均小于1.5∶1。芯片尺寸为3.00 mm×0.75 mm。该芯片电路具有宽频带、高衰减精度、小尺寸的特点,主要用于微波相控阵收发组件、无线通讯等领域。

具有AlGaAs缓变结构的InGaP/GaAs HBT性能改进分析

对改进型结构具有零导带势垒尖峰的缓变InGaP/AlGaAs/GaAs HBT器件的直流和高频特性进行了理论探讨,并同传统突变结构的InGaP/GaAs HBT的相应性能作了比较。结果表明:在低于30 nm的一定范围内的缓变层厚度下,与突变的InGaP/GaAs HBT相比,改进型结构的InGaP/AlGaAs/GaAs HBT具有更低的offset和开启电压、更强的电流驱动能力、更好的伏-安输出特性和高频特性。

电磁场与电磁波课堂教学融入科研内容的实践

电磁场与电磁波教材中讲授的都是不携有轨道角动量的传统意义上的电磁波,而携有轨道角动量的涡旋电磁波是当今研究热点.涡旋电磁波能实现在一个频带内传输多路信息,在不增加系统带宽的条件下极大程度地提高系统容量.在传统电磁场与电磁波课堂教学中融入涡旋电磁波科研内容,提高了教学的广度和深度,能够激发学生的求知欲,培养学生的科研思维.

基于C#的功率放大器芯片电流监测系统

为了在高温试验条件下对芯片进行实时的电流监测,利用C#编程语言和相应的供电设备与环境设备搭建功率放大器芯片(PAC)电流监测系统。该系统针对自行开发的功率放大器芯片的电流监测需求设计,利用通用串行总线集线器装置,配合通用串行总线、通用接口总线建立设备间的通信。综合面向对象编程技术、动态界面编程技术、虚拟仪器软件结构、串口通信技术,实现供电设备任意设置、多台设备同时控制、电流数据自动记录、监测数据实时显示、电流异常警告等功能。结合测试系统中的温度设备,对芯片进行高温寿命试验。经检验,该系统使用简单、实时性好、准确性高,满足功率放大器芯片的电流监测需求。

“电磁场与电磁波”中“▽”算符的讲授体会

"电磁场与电磁波"的课程内容安排和传统讲授方法是在讲授标量场的梯度、矢量场的散度和旋度的时候引入"▽"符号,并结合具体坐标系展开推导证明一些重要的矢量恒等式。本文提出新的讲授方法是在最开始讲解矢量代数的时候便直接引入"▽"符号,并且采用与普通矢量的类比且脱离具体的坐标系统讲解概念和推导证明一些重要的矢量恒等式,教学实践表明这种新方法效果显著。

压焊点底下介质容抗对HBT高频性能影响

在对采用了同一流片相同制备工艺制得的两个异质结双极晶体管(HBT)高频特性实验测量数据分析比较的基础上,探讨了压焊点(Pad)底下介质容抗对HBT高频性能的影响,结论表明:Pad底下的介质容抗对HBT的高频性能影响比较明显,且高频段[-20dB/decade]直线外推fT、fMAX的规律由于介质容抗的存在会造成较大的误差可不再有效,因而等效电路模型需作相应的修正。

重掺杂突变InP/InGaAs HBT界面势垒扰动对电流传输的影响

基区重掺杂使HBT 突变结界面势垒形状及高度发生了扰动,这种扰动对电流输运特性有重要的影响。本文基于热场发射- 扩散模型,分析了基区重掺杂突变InP/InGaAs HBT 中的电流传输特性,并同实验测试数据进行了比较。结果表明:为了精确地描述电流传输特性,基区重掺杂情况下,必须考虑突变结界面势垒形状及高度扰动所引起的电流变化。