毫米波功率应用研究进展(特邀)

微波功率应用是一种直接利用微波的功率和能量与物质互作用的应用。近年来,随着毫米波功率源技术的发展,微波功率应用逐渐向毫米波频段发展。由于毫米波波长较短,在功率应用中展现出诸多独特特性,并发展出一系列独特应用。本文对毫米波在物理科学、材料科学、生物医学等领域的研究工作进行了评述,主要包括聚变等离子体加热与诊断、材料加工与分析、生物效应应用等,对目前研究和发展中的主要瓶颈问题进行了介绍,并对未来发展进行了展望。

面向高功率应用的梯度相位天线相控阵

为提高阵列扫描范围,提出了一款基于梯度相位天线(gradient phase antenna, GPA)的大功率2维扫描相控阵。梯度相位天线包含两个辐射相位中心,且两中心间的相位梯度可随阵因子扫描而变化,使梯度相位天线单元波束指向跟随阵因子指向,由此可抑制阵因子栅瓣引起的副瓣,提高了阵列的扫描范围。设计中,梯度相位天线单元的波束偏转通过无源馈电网络实现,无须添加开关或控制网络,保证了天线阵列的效率和高功率性能。采用该方法,设计、加工并测量了一款阵元间距为0.93λ×0.82λ的2维天线阵列。仿真和实测结果表明,阵列可实现(±20°)×(±25°)范围内的波束扫描,副瓣电平低于-10 dB。天线的大功率测试结果表明,阵列单通道功率容量可达10 kW,全阵列的功率容量可达640 kW。

MCT与Clustered IGBT在大功率应用中的比较研究

针对两种应用于大功率领域的半导体器件——栅控晶闸管(MCT)和组合式绝缘栅晶体管(CIGBT),采用数值仿真软件进行了比较研究。静态仿真结果表明MCT具有更低的正向压降,只有CIGBT的50%左右,而CIGBT得益于其电流饱和特性,具有更大的短路安全工作区。开关仿真结果表明CIGBT具有比MCT更短的关断时间和更小的关断能量,更适合应用于高频领域。同时研究了MCT和CIGBT在脉冲放电应用中的特性,结果表明MCT具有更大的脉冲峰值电流和更快的电流上升率,并首次论证了脉冲放电过程中器件物理机制的区别。

安森美半导体推出高功率应用控制器,扩展功率因素修正产品系列

安森美半导体推出创新功率因素修正(PFC)控制器NCP1650,进一步巩固其环球高性能电源管理元件供应商的地位。NCP1650可为高达3kW的功率系统提供有源功率因素修正,并且是针对分布式电源、数据通信电源,机架型电源系统以及服务器电源等广泛的工业应用。

新世纪微波功率应用发展前景

微波技术是在第二次世界大战期间为了研制雷达而成熟起来的。当大战将结束时,美国调整雷达的工程师发现自己口袋里的巧克力经常熔化,立刻明白,这是电磁波对物质的作用所引起的!好奇心驱使他们用微波装置作爆米花取得成功。这就是微波功率应用设备的雏形。早在30年代,在调试大功率无线电发射机时,常常发现苍蝇或昆虫干瘪的死在空心螺线管中,这些偶然发现,向人们揭示了微波和无线电波均可造成加热、干燥现象。其实,微波和无线电波均是电磁波。

研究生课程脉冲功率技术及应用的思政建设探索

《高等学校课程思政建设指导纲要》提出要在全国所有学科专业全面推进课程思政建设,这对原本相对比较薄弱的研究生课程思政建设提出挑战。为此,基于研究生课程脉冲功率技术及应用的特点,构建融合显性目标和隐性目标的思政建设整体框架,从家国情怀、创新精神、科研热情和辩证统一等角度深入挖掘和分析该课程的思政元素,并基于研究生课程教学、理工科课程教学的特点对该课程课堂教学的各环节进行改革与探索,基于三届研究生教学实践及教学效果反馈信息分析,对该课程的思政建设取得较好的效果,也为其他理工类研究生课程的思政建设提供参考。

谈最大功率传输定理应用的前提条件

最大功率传输定理用于含源一端口电路给定,负载电阻(或阻抗)可调的情况;且给定端口的戴维宁等效电阻(或阻抗的实部)为正值。在教学过程中多次遇到学生脱离定理应用前提滥用定理的情况。本文将通过几个实例来分析定理应用的前提,指出教学中应注意到的问题。

用于低功率应用的高能效AC-DC开关稳压器方案

介绍基于安森美半导体涵盖2 W^25 W功率范围的一系列高能效AC-DC开关稳压器应用方案。

高功率光伏应用的多级Z源/准Z源逆变器拓扑的比较

讨论了2种现代拓扑结构的多电平变换器(或者逆变器),适用于高功率的光电应用,提高了效率,降低了总的谐波失真(THD).相对于传统类型的逆变器而言,多级逆变器表现出以下优点:在使用低开关频率时依然可以提供比较高质量的电能输出,决定了开关损耗、谐波滤波器的大小.通过分析多级Z源/准Z源逆变器拓扑结构,比较它们的效率、THD、所需半导体器件的数量,在相同的条件下使用MATLAB/Simulink对这2种拓扑结构进行模拟仿真,根据结果选择其中更合适的多级拓扑结构.

提高小儿静脉留置针应用成功率的管理措施

目的:探讨提高小儿静脉留置针应用成功率的管理措施。方法:分析影响小儿静脉留置针应用成功的因素。采取护士分级培训,建立静脉留置针应用失败登记本,在周会上探讨分析总结,每个月进行留置针操作技能考查并进行评优活动,自制工具加强留置针部位的固定。结果:小儿静脉留置针应用成功率由82%上升至实施后的95%,患儿家长的满意度由85%上升至97.5%,护士的工作强度下降26%。结论:加强小儿静脉留置针应用成功率的管理措施可提高护理质量,家属满意度及护士工作强度,心理压力。

世界顶尖男子网球双打比赛中“澳式站位”应用成功率分析——以四大满贯决赛为例

目的:为了发挥“澳式站位”在男子网球双打比赛中的优势,研究世界顶尖男子网球双打比赛中的应用“澳式站位”的成功率,以此提高我国男子网球双打比赛的竞技水平。方法:通过采用文献资料法、录像观察法、数理统计法等方法对网球双打比赛中使用澳式站位战术体系进行研究分析。结果:布莱恩兄弟在16场大满贯决赛中使用澳式站位战术的总次数为741次;发球线路选择反手位、中路、正手位分别为306、27、198次;一发使用效率为78.8%,而二发使用效率仅21.2%;发球线路选择反手位时,网前人向发球区移动、向非发球区移动、不动的次数分别为168次、92、46次;第三拍网前截击得分成功率为68.8%。结论:在不同时机选择应该根据对手的实际情况进行抉择,在一发球选择使用澳式站位战术的成功率与使用率上要远远高于二发球的时候;在网前人向不同区域的移动下,发球人应该更多地选择发向接发球方的反手位;在为网前人创造截击得分的机会下,发球人在一发上选择发向接发球方反手位得分成功率更高;在选择使用澳式站位时,发球尽量减少发向接发球方的正手位。

433MHz-5W功率放大器设计及应用

高频功率放大器是发射机的重要组成部分,也是通信系统必不可少的环节。针对通信距离受限这一实际情况设计了一款放大功率为5W的高频功率放大器。主要介绍该功放硬件电路原理图方案选择、单元电路设计、元器件参数选择,同时对实物进行调试测试,使功放得到进一步完善,能夠稳定运行。

InP基器件与电路的应用备受瞩目

本文概述InP基HEMT与HBT器件与电路,在微波与毫米微波范围由于低噪声、功率应用 的优越性能,而Inp基器件与电路在高速光通信和高频无线通信领域日趋成熟,备受瞩目。

“大功率交交变频调速系统及推广应用”项目通过科技成果鉴定

日前，由冶金自动化研究设计院、北京金白天止智能控制股份有限公司完成的“大功率交交变频调速系统及推广应用”项目通过了北京市科学技术委员会组织的科技成果鉴定。

D类音频功率放大器的设计

BL6352是一款输出功率可达15W的双声道D类音频功率放大器芯片。BL6352既可放大两路音频信号,驱动8Ω的立体声扬声器,也可以作为全差分放大器,桥接单一扬声器。该放大器主要应用在平板电视,有源音箱等大功率音响领域。该电路采用BCD工艺和滤波器设计,以及ESD和封装散热考虑完成了这一电路的设计。

空气中并联金属丝阵列电爆炸等离子体自辐射特性

在空气中开展了平面丝阵的电爆炸实验,对比研究了非难熔金属铜丝阵列和难熔金属钽丝阵列在电爆炸过程中的能量沉积特性,重点分析了其等离子体通道演化过程及光辐射特性。实验结果表明,随着铜丝阵列或钽丝阵列根数(质量)的增加,丝阵列在电压峰值前沉积的能量会有所增加且总体相变时间会变长。对于铜丝阵列,当其能量沉积速率较快时,电爆炸过程中的光辐射强度会随金属丝根数的增加而有所增加,但光辐射持续时间相对于单丝较短。铜丝和铜丝阵列电爆炸等离子体通道膨胀过程较快,放电中心通道内的加热和电离过程不够集中。当铜丝根数增加时,放电过程中各丝之间的相变时刻不够同步,放电等离子体通道发展极不均匀。对于钽丝阵列,在储能一定的条件下,随着钽丝阵列根数(质量)的增加,其光辐射强度会有所下降。钽丝和钽丝阵列在相变过程中的气液混合通道能够被加热到较高的温度,放电通道内热电离过程显著,等离子体通道易于发展,但放电通道膨胀速率要明显慢于铜丝。丝阵列放电过程中各丝之间相变时刻的不同步会影响电流的分布,进而导致各丝之间的能量沉积过程不同,使得丝阵列中各丝等离子体通道的建立过程不同步。

660V变频调速设备在污水处理厂的应用分析

以北京某污水处理厂工程项目为例,从电机的选择、变压器的选择、配电设备的选择、母线及电缆的选择、变频器的选择几个方面,对660V配电电压在污水处理厂中等功率变频调速设备上的应用进行分析。

液体中金属丝电爆炸的研究现状与展望

液体中金属丝电爆炸(丝爆)不同于介质电击穿过程,涉及复杂金属相变,可产生具有更高能量效率的冲击波,已在化石能源开发等领域取得成功应用,也凸显出在地质勘探、矿山与安全工程等领域的巨大应用潜力。文中回顾了电爆炸冲击波技术的发展历程,基础研究方面分别从丝爆物理过程与冲击波产生机理、测量诊断和评估方法、冲击波特性与影响因素进行阐述,并从理论与实验角度提出了现阶段面临的科学问题与技术难点;应用研究方面简述了液体中丝爆在石化能源开发、物性研究装置、纳米材料制备等方面的应用与工程实践,给出了当前电爆炸冲击波技术在应用中亟待解决的瓶颈问题和方向。最后,归纳提出了该技术的发展趋势和路线图。

高压LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的机遇与挑战

阐述了具有尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4的晶体结构与合成方法,分析了LiNi0.5Mn1.5O4在高功率锂电池应用中遇到挑战,介绍了纳米化、金属离子掺杂和表面包覆等应对方法。展望了该材料在下一代锂离子电池中的应用前景。

面向多旋翼重载无人机均流技术优化研究

多旋翼重载无人机的应用需要大功率的无刷直流电机为其提供升力。金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等开关器件可以通过并联提供更大的电流容量,以满足大功率的需求。然而,由于杂散电感、器件特性的变化和印制电路板(PCB)布局的不对称等原因,并联开关器件将出现不平衡电流,这可能会对系统造成损坏。为解决此问题,使用Multisim软件搭建仿真电路,测量2个并联MOSFET之间的电流,分析不平衡电流产生的具体原因,并提出了一种采用栅极串联均流电阻联合耦合电感的MOSFET并联电流均衡方法,最后通过仿真和实验验证了该方法的可行性。与串联均流电阻法和耦合电感法相比,此方法能使导通电流保持均衡,更好地提高系统的可靠性。