铜金属表面制备类金刚石薄膜及其力学性能与腐蚀性能的研究

采用厚度0.025 cm纯铜金属箔片为基体,甲烷作为碳源,氢气为工作辅助气体,通过RF-PECVD法,改变射频功率制备类金刚石薄膜(DLC)涂层,研究了射频功率对镀DLC薄膜铜金属微观形貌、硬度、摩擦系数和弹性模量的影响。通过SEM、EDS、拉曼光谱、AFM原子力显微镜进行微观表征。采用弹性模量测试仪、旋转摩擦测试仪、显微硬度计对镀DLC薄膜的铜金属进行研究。结果表明,射频功率为200 W时DLC薄膜存在且均匀分散在纯铜基底的表面。镀DLC薄膜的铜金属弹性模量最大为75 GPa,平均摩擦系数最低为0.11,显微硬度最大达到15.4 GPa。200 W射频功率下镀DLC薄膜铜金属腐蚀电位为-0.178 V,比纯铜金属提高了25.8%,腐蚀电流密度为1.429×10^(-8)A·cm^(-2),相比于纯铜金属降低了近一半。

大功率射频Si-VDMOS功率晶体管研制

介绍了大功率射频硅-垂直双扩散金属氧化物场效应晶体管(Si-VDMOS)的研制结果,采用栅分离降低反馈电容技术、多子胞降低源极电感技术等,从芯片原理着手,比较分析两种芯片结构设计对反馈电容的影响,以及两种布局引线对源极电感的影响,并研制出了百瓦级以上大功率射频Si-VDMOS功率晶体管系列产品。产品主要性能如下:在工作电压28 V及连续波下,采用8胞合成时,225 MHz输出功率达200 W以上,500 MHz输出功率达150 W以上;进一步增加子胞数量,采用12胞合成时,225 MHz输出功率达300 W以上,同时具备良好的增益及效率特性,与国外大功率射频Si-VDMOS功率晶体管的产品参数相比,达到了同类产品水平。

一种基于功率合成器和功率分配器的2.45 GHz功率放大器

当前功率放大器在输出效率、输出功率以及线性度等方面不能很好地兼顾,针对这一问题,在三级级联放大方法的基础上,提出了一种基于功率合成器和功率分配器的AB类射频功率放大器。针对线性度和增益的问题,带通匹配和T型网络匹配技术对前置驱动级电路进行了优化设计;利用功率合成技术解决了末级放大器输出功率过大的问题,并且使功率放大器的稳定性和效率得到了保证。为防止功放的温度过高,对功率放大器腔体进行了热特性分析,最高温度为81℃,可以使功放得到良好的降温。在室温测试环境下,当中心频点为2.45 GHz时,射频功率放大器的输出功率为47 dBm,放大增益为42 dB,最大功率附加效率大于45%。测试结果与仿真结果相近,为后续放大器的研究与设计提供了一定的指导。

跳频数据链干扰对消系统射频前端设计优化

干扰对消是主动方式的干扰管理方法,干扰对消的核心思想是利用干扰源来消除干扰,针对高速跳频系统抗干扰系统采用分离式方法设计干扰对消系统,需要定制化的射频前端设计。针对高速跳频系统抗干扰系统的抗干扰抑制需求,从信号取样、射频接入、对消方式和控制接口4个方面分析跳频数据链干扰对消系统的工作流程,设计主控天线前端电路的直通单元和射频前端,结合模数转换(analog-to-digital conversion,AD)底噪和干扰信号峰均比的影响,计算噪声功率密度和噪声功率,分析射频前端参数影响跳频数据链灵敏度和干扰对消能力上限的约束条件,最后给出射频前端系统增益和信号带宽参数影响跳频数据链干扰对消系统的优化分析。

Ku波段相对论扩展互作用速调管振荡器粒子模拟研究

射频击穿、模式竞争是导致速调管振荡器(RKO)功率下降、脉冲缩短的主要原因。本文引入扩展互作用提取结构,可以有效降低提取腔射频电场,增大器件功率容量。传统的双间隙提取结构将电子能量在提取腔内转化为微波能量,共用一个通道输出。而扩展互作用提取结构采用了分布式提取腔而非集中式提取腔,增加了输出通道,可以有效提高束-波转换效率,降低提取腔的射频电场。粒子模拟结果显示:二极管电压561 kV,磁场强度0.5 T条件下,保持阴极结构、调制腔及反射器不变时,分别对传统双间隙提取腔、双间隙及三间隙扩展互作用提取腔进行仿真:输出功率分别为2.14、 2.22、 2.35 GW;分析其提取腔最大射频电场,分别为1.50、1.21、1.10 MV/cm;束波转换效率分别为35.7%、36.9%、39.1%;器件工作频率为12.52 GHz。在三维仿真中,通过改变阴极结构的S参数、设计新的反射器,有效抑制了调制腔TM113模带来的模式竞争,为开展后续实验奠定了基础。

基于ICP的Ar等离子体干法刻蚀Ti/Ni/Ag薄膜

在电感耦合等离子体(ICP)刻蚀工艺中,选择合适的刻蚀条件对Ti/Ni/Ag薄膜的刻蚀至关重要。使用氩气(Ar)作为刻蚀气体,研究了射频偏压功率、气体体积流量、腔体压强、刻蚀时间等多个参数对功率芯片背面Ti/Ni/Ag薄膜刻蚀深度的影响,并优化刻蚀工艺参数。实验结果表明,调节射频偏压功率和Ar体积流量可以显著影响刻蚀速率,进而对薄膜的微结构进行有效调控。通过优化工艺参数,在射频偏压功率300 W、Ar体积流量40 cm^(3)/min、腔体压强1.2 Pa、刻蚀时间50 min下,芯片Ti/Ni/Ag薄膜的刻蚀深度达到283.25μm,有效提升了刻蚀效率和刻蚀精度。

面向高阶调制的5G宽带射频功放数字预失真技术

在第5代无线通信系统(5G)中,射频(RF)功放(PAs)有着严重的非线性失真和强记忆效应,尤其是对于采用复杂的高阶调制系统,如16QAM、64QAM等。为了研究和提高宽带RF PAs的线性化能力,提出基于先进设计系统(advanced design system,ADS)设计的宽带RF PAs,工作的中心频率为3.55 GHz,采用记忆多项式(MP)模型构建数字预失真器,模型的归一化均方误差(NMSE)指标可达-33.28 d B。最后,采用带宽为100 MHz的16QAM或64QAM高阶调制的5G新空口(new radio,NR)信号,信号最大幅度值为9.899 d B,对中心频率为3.55 GHz的RF PAs进行预失真仿真验证。仿真结果表明,在16QAM调制方式下,邻信道功率比(ACPR)可分别改善20.13 dB和20.05 dB;在64QAM调制方式下,ACPR可分别改善18.35 dB和19.08 dB。实验测试结果表明,在16QAM调制方式下,ACPR分别改善15.81 dB和16.40 dB;在64QAM调制方式下,ACPR分别改善15.44 dB和15.82 dB。说明基于MP的数字预失真器对基于ADS的RF PAs的非线性具有明显的抑制作用。因此基于MP模型的数字预失真器可用于所提RF PAs的线性化,且采用16QAM调制方式比基于64QAM调制方式的预失真能力更强。

面向无线传感网络的双向射频功率放大器研究

针对无线传感网中通信模块存在的发射功率小、接收灵敏度低、难以适应恶劣的工业无线环境的现状,本文设计了一种工作于470MHz频段的双向射频功率放大器。选用Renesas公司的SiGe工艺NPN晶体管NESG270034和NXP公司的第五代Si材料工艺NPN晶体管BFU530W分别设计正向放大器和反向放大器。利用ADS软件对其进行仿真及实验测试分析,测试结果表明:在470MHz频段内,正向放大器增益为18.9dB,S11小于-15dB,S22小于-15dB;反向放大器增益大于15dB,噪声系数小于1dB,S11小于-15dB,S22小于-15dB。最后联合cc1120~470MHz节点测试发射功率和接收灵敏度。

管式PECVD工艺对“SE+PERC”晶体硅太阳电池镀膜均匀性的影响及改善研究

针对在“SE+PERC”晶体硅太阳电池制备过程中,采用管式等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺沉积正面钝化介质膜后,硅片正面会出现角部发红色差,即镀膜均匀性异常的问题,通过实验,对硅片厚度、工器具状态、背面膜层结构、正面钝化介质膜沉积工艺等影响因素对硅片正面角部发红色差的影响分别进行分析和讨论,并提出解决方案。研究结果表明:硅片正面角部发红色差的产生与硅片自身厚度、工器具状态、背面膜层结构、正面钝化介质膜沉积工艺均存在一定关系。通过采用最具优势的管式PECVD工艺条件,即优化自动化装片技术、控制石墨舟形变量、采用合适的背面膜层结构,以及正面钝化介质膜沉积工艺采用高射频功率叠加高腔体压力,可将正面角部发红色差硅片的占比降低至0%,从而可有效提升“SE+PERC”晶体硅太阳电池的成品率,提升生产线的经济效益。

基于改进随机森林算法的强对流气象下电网保护预警算法设计

为了提升电力系统在强对流天气下的应急处置水平,文中对电网恶劣天气下的保护预警方法展开研究。将电力设施的气象保护预警抽象为时间序列处理问题,并采用机器学习算法进行建模求解。在讨论决策树集成后RF收敛性问题的基础上引入了一种基于灰度关联的投影算法,通过挖掘电力网络的运行特征,在历史数据中找到与预测日特征最相似的投影日,从而为RF的决策提供支持。以大量真实气象数据为样本,对改进后RF算法进行的仿真实验结果表明,与单CART树相比,基于集成学习的RF算法具有更强的泛化能力,MAE和RMSE分别降低了51.48%及41.70%。而相较于现有主流的FNN神经网络算法,该算法的性能也有明显提升,且MAE、RMSE分别下降了36.91%及26.09%。

射频放大电路中电压和电流的计算和分析

在现代移动通信系统中,射频放大电路的应用范围不断扩大。在大功率的应用场景下,电路中电容和电感上的电压和电流会变得很大,在硬件电路设计时需要仔细考虑电容的耐压参数和电感的过流参数。以900 MHz频率下36 dBm功率输出的射频放大电路为例,计算电路中各个节点的交流电压和电流,以期为电路中电容和电感的参数选型提供理论依据和参考。

一种基于蓝牙射频取电实现电子纸标签电源技术方案

电子纸行业面临供能和续航挑战,BLE和射频技术的进步促成了蓝牙射频取电实现电子纸标签电源技术方案,有望解决行业痛点。提出蓝牙射频取电实现电子纸标签电源技术方案,介绍方案组成,详细阐述印刷电子纸技术、基于BLE通信的无源物联网系统、新零售管理系统,并对该方案进行展望,从而为电子纸行业的发展提供了新的动力和可能性。

全固态中波发射机射频功率放大器原理与维护

本文对全固态中波发射机射频功率放大器进行了深入研究,概述全固态中波发射机的基本工作原理,分析射频功率放大器的设计要点和优化方法、常见故障的诊断与排除方法,阐述该领域目前的研究进展,并针对当前存在的主要问题与挑战,比如高温效应、射频干扰与抗干扰性、尺寸和重量等进行详细分析。在此基础上,提出了全固态中波发射机射频功率放大器的未来发展方向和建议,以期为该领域的研究和应用提供参考和借鉴。

MHz高压脉冲电源的研究

针对均匀放电、生物医疗等高频纳秒脉冲的应用需求,文中设计了一款基于射频MOSFET(Metal Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)的高重频高压脉冲电源。脉冲电源的控制信号由FPGA(Field Programmable Gate Array)提供,并通过光纤进行传输,经驱动芯片放大后同步触发每一级放电管。驱动芯片采用电源模块隔离供电的方式来提供不同的地电位。放电管采用RCD(Residual Current Device)吸收电路来改善开关时刻的瞬时工况。分析和研究了最后一级隔离电感对放电管电压波形、负载电压波形的影响,并对Marx电路做出了改进。实验结果表明,在1 kΩ纯阻性负载上,该电源可在1 MHz重复频率下输出上升沿为40 ns、半高宽为100 ns以及电压幅值为1.1 kV的纳秒脉冲。实验验证表明该电源能够在高频高压状态下稳定工作,满足设计要求。

射频微波功率放大器的非线性研究及应用

在无线通信中,射频功率放大器是一个很重要的器件,它将直流电源的高电压和大电流转化为高频交流电源,使电能转化为高频率的机械能,从而完成功率的放大。射频功率放大器是一个非线性器件,工作时会产生非线性失真,即放大器的输出信号与输入信号之间存在不平衡和非平衡问题。当功率放大器输出信号偏离额定值时,其输出会产生较大的噪声干扰和失真,这种现象为谐波失真。当射频功率放大器工作在多载波系统中时,会产生射频干扰和信号泄露。为了减少射频干扰和提高发射机的功率效率,需对射频功率放大器进行非线性补偿。

北斗双模接收机射频前端关键技术研究

随着电子信息产业和航空航天产业的飞速发展,卫星导航技术已经成为继移动通信技术、互联网技术之后电子信息产业新的研究热点,北斗卫星导航系统也逐步走向成熟。北斗卫星导航接收机射频前端的研究与设计是一项很有价值和实际意义的工作。本文主要针对北斗双模射频前端的研究与设计,对双模射频前端进行了技术分析,并对功率放大器进行了设计,最后经过仿真研究,结果表明,对于射频前端的设计完全满足要求,性能良好。

应用RBF模型的高压熔断器缺相运行状态多点监测

以保障电力系统正常运行为目的,提出应用RBF模型的高压熔断器缺相运行状态多点监测方法。该方法通过设计由光电传感器、双电源供电装置、微功耗RF通信模块组成的高压熔断器监测装置,将若干个高压熔断器监测装置安装到配电线路上,其核心控制器通过多点同步触发方式,采集配电线路上高压熔断器二次侧电压后,使用该装置内的微功耗RF通信装置将其传输到用户PC端,用户PC端将高压熔断器二次侧电压作为输入,使用RBF神经网络预测模型输出高压熔断器缺相运行状态多点监测结果。实验结果表明:所提方法可精准地采集高压熔断器二次侧电压,并可有效监测高压熔断器缺相运行状态,具备较好的应用效果。

5G小基站射频前端研究和设计

针对5G小基站项目研制需求,基于5G通信系统的理论研究和3GPP射频性能指标要求,通过ADS(Advanced Design System)仿真软件设计开发了一款3.5 GHz频段的射频前端。根据射频前端整个开发流程,对功率放大器、低噪声放大器、射频开关、滤波器等关键射频组件性能参数进行深入的调研和评估,并提出相应的方案原理图设计、方案系统链路仿真以及板端测试指标的优化等思路,最终通过板端性能指标的实际测试,各项指标数据均满足技术要求。

考虑特征选择的短期光伏功率组合预测模型

针对光伏功率预测中特征因素太多、关键特征与功率间映射关系难以有效挖掘和预测精度不高的问题,提出一种基于随机森林RF(random forest)算法特征选择和灰狼优化算法GWO(grey wolf optimizer)优化高斯过程回归GPR(Gaussian process regression)模型相结合的组合预测模型。首先,采用皮尔逊和斯皮尔曼相关系数对特征进行相关性分析,并进行初步筛选;接着,基于随机森林算法对特征进行重要性评价,并选取最优特征子集;然后,采用灰狼优化算法对高斯过程回归模型进行优化;最后,将最优特征子集输入到组合预测模型RFGWO-GPR中进行短期光伏功率预测。应用某光伏电站实测数据的仿真实验结果表明,提出的模型在不同天气条件下可以对特征进行有效选择,与未进行特征选择的单一模型相比,预测精度显著提高,并且明显优于其他优化算法与GPR模型组成的组合预测模型。

NNBI射频功率源输出功率控制系统设计

设计了一种改进型射频功率源输出功率控制系统,解决了现有射频功率源使用中存在的输出功率稳定性与控制精度不足等问题,预期将应用于中国聚变工程实验堆(China Fusion Engineering Test Reactor,CFETR)负离子源中性束系统(Negative Ion Based Neutral Beam Injection System,NNBI)。采用ARM+CPLD双核设计的软、硬件分离控制结构,保障输出功率控制算法运行效率;采用数字化信号控制方法,实现输出功率的高精度控制;通过精确采样射频功率源实际输出功率和闭环功率控制方法设计,实现输出功率的高稳定性控制。对射频功率源样机进行输出功率控制系统模拟负载测试,结果表明:在额定输出功率为50 kW时,输出功率的控制精度高于0.1%、稳定性波动小于0.5%、人机交互软件功能完善。该方案预期可以搭配阻抗匹配网络满足CFETR NNBI射频功率源对输出功率控制的性能要求。