大功率高效率星载固态功率放大器研究

针对卫星系统对于微波大功率放大器的需求,研制了L频段200 W高效率固态功率放大器,对其设计方法和关键技术进行了详细论述。应用低温共烧多层陶瓷技术,实现了射频电路的高集成和小型化;基于第三代半导体器件,应用波形赋形及线性补偿技术,提升了射频电路的功率和效率;采用移相全桥拓扑,研制了高效率、大功率二次电源。在1.45~1.55 GHz的频带范围内,固放整机输出功率大于200 W,效率高于60%,3阶交调优于18 dBc,同时具备30 dB增益可调,360°内步进5.6°的相位可调能力。试验结果表明,该固放为目前国内星载领域连续波功率和效率最高的单机。

新扩展移相角下的双有源桥DC-DC变换器优化控制策略

为提高双有源桥(dual active bridge,DAB)DC-DC变换器的效率,降低其控制复杂度,提出一种基于扩展移相控制的最小电流应力闭环优化控制策略。首先,依据两侧全桥输出电压间的相位关系和桥内移相角的大小,重新定义新的移相比,以确保移相比与传输功率的正相关性;接着,基于开关管的通断顺序,对DAB的进行工作模态的划分,并择优选出两种作为其实际工作模态;然后,利用Karush-KuhnTucker条件法实现在软开关条件下全功率段的电流应力优化,并与新的移相比相结合设计出一种更为简洁的闭环优化控制策略;最后,搭建DAB仿真模型及实验样机进行验证,结果表明:所提控制策略不但具有控制简单、易实现的特点,同时能在全功率范围内实现最小电流应力控制和开关管的软开关特性。

基于IRS辅助的OFDM-IM系统设计

索引调制(index modulation,IM)和智能反射面(intelligent reflecting surface,IRS)是新兴的移动通信技术。为了提高传统正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)系统的可靠性,设计一种基于IRS的索引调制正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing-index modulation,OFDM-IM)系统。首先,使用空间调制和频域调制设计OFDM-IM系统,增大子载波间的欧几里得距离。其次,通过建立等效电路模型,设计实用的IRS模型。最后,使用交替优化算法联合优化接入点(access point,AP)的主动发射功率和IRS处的被动波束形成。仿真结果表明,基于IRS辅助的OFDM-IM系统与基准方案相比,其误符号率(symbol error rate,SER)或误码率(bit error rate,BER)可以降低60%~90%,在较高信噪比情况下,系统SER或BER可达到1.0×10^(-6),这说明IM和IRS技术的引入优化了端到端通信系统的链路传输质量。此外,以基于IRS辅助的OFDM-IM系统为标准,仿真结果证明了IRS模型和IM中各参数对系统的影响,并得出了系统中各模型参数要根据信道状态信息(channel state information,CSI)合理选择的结论。

前馈控制算法校正相移微动台非线性运动

压电陶瓷具有推力大,响应速度快,分辨率高和能耗低等优点,但其形变量小,所以需要位移放大机构对其形变量进行放大,实现长行程高分辨率位移。针对压电陶瓷作为驱动器,柔性铰链位移放大装置作为导向机构的相移微动台运动存在非线性问题,采用多项式模型对其位移特性进行建模,通过求解逆多项式获得使其线性运动非线性电压,利用实验对非线性运动校正结果进行验证。实验结果表明,所采用前馈控制算法可以很好的校正相移微动台非线性运动,校正后相移台在x,y方向产生的最大相移误差为4°与3.2°,满足高精度相移干涉测量对相移台相移误差要求。

双线偏振雷达差分传播相移的质量控制

利用中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室的车载C波段双线偏振多普勒雷达(C-band PolarimetricDoppler Radar on Wheel,CPDRW)的外场试验,在统计分析降水、地物回波差分传播相移φ_(DP)数据的差别与信噪比关系等基础上,提出了一套数据分析和处理的方法。该方法通过φ_(DP)的异常波动并结合回波的强度Z_H和速度V_r信息将地物回波信号分离出来,在降水估测或衰减订正等定量应用时将其剔除。对于气象回波则根据信噪比及零滞后互相关系数ρ_(HV)(0)将φ_(DP)资料分为较好、较差和差3类。对于较好数据直接进行后续的预处理,对于较差数据先订正后处理,而对于差数据将其剔除以保证φ_(DP)资料的整体质量。经过大量资料的验证,该方法在最大程度上保留气象信息的同时也保证了φ_(DP)资料的质量,并能估算出质量较高的差分传播相移率K_(DP)资料。

滞后臂并联辅助网络的新型ZVS全桥变换器

提出一种新颖的零电压开关(zero-voltage-switching,ZVS)全桥变换器。通过在滞后臂并联无源辅助支路提供软开关辅助电流,该变换器可以在宽负载范围实现滞后管的ZVS。辅助网络结构简单,既不影响变换器的主功率传输,而且无源辅助支路产生的能量可以随着负载的变化而自适应的变化。详细分析该变换器的工作原理及无源辅助支路的作用机理,并对电路关键参数进行设计。在此基础上,设计完成一台1 kW(28 V/35 A)、开关频率为100 kHz的原理样机,实验结果验证了该种拓扑的优点。

波长轮换与相移扫描相结合的表面形貌测量系统

用光学显微干涉法进行表面形貌测量时其深度测量范围的扩大和形貌测量精度的提高是一对矛盾。为此,本文设计出了一种基于波长轮换与相移扫描相结合的三波长表面形貌测量系统,并提出了一种基于椭圆拟合与相位差大小尺度相结合的相位提取与识别算法。将这种算法运用于多波长干涉图像的数据处理,有效地提高了形貌的整体测量精度,并拓展了深度测量范围。实验结果表明:在深度测量范围扩大近15倍的条件下,采用粗糙度国家基准校准的方波多刻线样板得到的表面粗糙度数据与校准数据的相对误差仅为4.12%,表明该系统在一定的深度范围内能够实现表面形貌的高精度测量。另外,针对该系统设计的多波长相位识别算法对环境噪声要求不高,可以支持系统的高噪声或在线测量。

提高微细图形光刻分辨力的相移滤波技术研究

详细研究了提高投影成像光刻分辨力的相移滤波技术的基本理论 ,给出了理论模型 ,进行了模拟计算 .对不同掩模图形设计制作的不同优化滤波器进行光刻对比实验并取得实验结果 .研究表明 ,相移滤波能显著提高部分相干成像系统光刻分辨力和增大焦深 ,同时能提高光能利用率 ,有利于提高光刻生产率 ,是一种有效提高光刻分辨力和焦深的波前工程技术 .

6～18GHz四位数控移相器单片集成电路的设计

设计了6～18GHz频带4bitGaAs数字移相器,着重介绍宽带移相单元的设计。该移相器通过ED02AH0.2μm PHEMT工艺实现。最终的单片数字移相器性能如下:在6～18GHz范围内,11.25°移相单元的移相波动小于±2°;22.5°移相单元的移相波动小于±2.5°;45°的移相波动为小于±5°;90°移相单元的移相波动小于±5°。所有状态的移相平坦度小于20°,移相均方差<7°,插入损耗<13dB,两端口所有态的回波损耗<-10dB(典型值)。

单相H桥级联静止同步补偿器反馈线性化解耦控制

单相H桥级联静止同步补偿器(static synchronous compemator,STATCOM)可以快速补偿电力机车这种单相整流的波动性负荷所需的无功,但静止同步补偿器是一个强耦合、非线性系统,为对有功和无功进行解耦,引入反馈线性化方法,通过坐标变化和状态反馈,获得精确线性化模型,并使有功、无功完全解耦,设计完成闭环控制器。为保持H桥直流侧电容电压均衡,采用电压外环和独立均压控制相结合的方法,使电容电压维持在设定值。同时,采用载波相移正弦脉宽调制策略(carrier phase-shifted sinusoidal pulse-width modulation,CPS-SPWM),在较低的器件开关频率下实现较高等效开关频率。数值仿真结果表明,本文采用控制策略正确有效,系统有功和无功功率可独立调节,动态性能良好,电容电压能稳定在设定值。

新型四桥PWM移相器的理论分析与仿真验证

提出了一种基于四桥ＰＷＭ交流控制技术的新型移相器。它采用互补式ＰＷＭ控制方式和四桥叠加结构的交流控制技术，具有调节速度快、控制简捷灵活、注入电压谐波畸变率低等显著特＊点。对所提出移相器的工作原理进行了理论分析，并通过计算机仿真证明了所得结论的正确性。

相控阵天线换相测量方程解的不唯一性分析

为了提高相控阵天线的检测效率,本文采用了相控阵天线换相测量法。通过对该测量方法建立的测量方程解的不唯一性分析,得知无论采用什么样的相位控制技术,得到测量方程系数矩阵的秩都是不满秩的,必须要利用相控阵天线一些有用的、可信的附加信息来确定真实的解。经计算机仿真验证了该方法的正确性,且证明了该测量方法不同于以往的天线测量方法,它充分利用了天线的构成特性,使测量具有极高的效率。

光学光刻技术的研究进展

论述了相移光刻掩模技术和１９３ｎｍ准分子激光光刻技术的有关理论、实现方法、光学系统设计、透镜材料、光致抗蚀剂以及应用方面的研究进展。

创新单级环形振荡器的研制

提出了一款创新的单级环形振荡电路。该电路通过采用交叉耦合结构,制造额外的极点,使单级放大电路的相位交点总是发生在增益交点之前,此时根据巴克豪森准则,电路在环路相移为180°时增益仍然大于1,因此电路可持续振荡。此外,为了验证该振荡器的实用性,设计了一款以该振荡器作为VCO的可编程锁相环。电路采用标准0.5μm CMOS工艺制造,流片结果显示该电路最高能工作在1.005 GHz,此时相位噪声达到-81 dBc/Hz@1 MHz.

一种设计方便可实现加权及近场聚焦的电阻相移波束形成器

基于对窄带波束形成器原理的分析 ,提出了一种新的电阻相移波束形成器的设计 ,该方法不需计算匹配电阻和特征电阻 ,且将相移、幅度加权及远场聚焦—并考虑 ,从而使设计十分方便 .作者从工程应用出发 ,分析了电阻值误差对波束形成的影响 .文中给出了部分仿真结果和实验结果 .

相控红外玫瑰扫描超分辨成像技术

红外玫瑰线扫描亚成像目标识别系统是当今主要的最优末制导系统,但该类系统的成像空间分辨率较低,该文研究了玫瑰扫描参数最优控制准则,提出了扫描初始相位参数控制法,通过改变每帧的初始相位并进行多帧扫描相图重叠,高速高效地形成了高分辨率成像空间。DSP系统实验结果表明,该技术有效地提高了系统的成像空间分辨率。

相控红外末制导高速目标检测技术

目标高速检测是红外末制导系统实时跟踪打击的基础 ,小型化的玫瑰线扫描是该类系统的优选扫描制式。研究了扫描参数最优控制准则与模型和快速高效的玫瑰线扫描图像目标检测方法 ,提出高速高效高分辨率成像方程和玫瑰扫描的相位参数控制法 ,得出该准则下的最优相位控制序列 ,以及在最优相位序列控制下成像空间的覆盖率 ,成像空间分辨率与工作区特性 ,并据此提出了分区目标检测技术。

双频相位测量轮廓术及其误差分析

提出一种双频相位测量轮廓术,利用这一技术,在相位恢复过程中,对有断点及边界区域也能得到正确的去包裹相位值,把这一技术用于三维面形测量中,得到了较好的实验结果。最后,分析实验产生误差的原因。

取样结构λ/8 DFB半导体激光器特性研究

研究了基于取样光栅结构的λ/8相移DFB半导体激光器的调制特性。实验结果表明,λ/8 DFB半导体激光器单模特性良好,边模抑制比在45d B以上。在70m A的注入电流情况下,激光器的调制带宽达到16GHz,其无杂散动态范围也达到87d B/Hz2/3。

一种新型的高效节能CO＿2激光电源

本文在分析电阻、电感和电容在电源电路中的作用基础上，研制出一台新型高效节能ＣＯ＿２激光电源。该电源接入单相网路时，可在次级输出端无任何形式的滤波电路条件下，获得稳定，不过零点且波纹系数小的直流电流，并具有较高的功率因数和转换效率。