STUDY ON THE WIDE-BAND AND HIGH-GAIN MICROSTRIP ANTENNA ELEMENT

A novel three layers microstrip antenna element that has the advantages of wideband and high-gain is proposed. The eigenvalue equation and the frequency characteristic formulas of the input Voltage Stand Wave Ratio ( VSWR ) are obtained by using the spectral domain method and equivalent circuit method, respectively. With the aid of the numerical results, a C-band microstrip antenna element with bandwidth of 16% (VSWR【1.5) or 25% (VSWR【2) and gain of 10.2-11.3 dB is developed, which are much larger than the bandwidth of 5-6% and the gain of 6-7 dB of the common microstrip antenna element.

输入电压波动下变模态宽增益谐振变换器研究

针对传统LLC谐振变换器在宽输入下开关损耗过大、增益范围较窄、难以保持输出稳定的问题,研究一种变模态宽增益谐振变换器。该变换器及其控制策略能够依据输入电压的大小,在全桥和半桥两种模态之间自由切换,有效拓宽电压增益范围。通过对变换器谐振腔结构的优化,进一步拓宽增益,减小能量循环、降低开关管损耗,同时能够在电流传输中引入三次谐波,降低损耗。利用基波近似法对电压增益进行推导,绘制增益曲线图,分析谐振参数对电压增益的影响,根据需求设计合适的参数,并运用变频控制,通过调节输入电压,使得变换器运行在不同模态,实现电压平稳输出。搭建一台55~220 V输入、30 V输出的300 W实验样机,实验结果证明了所提变换器控制策略的有效性。

基于开关电感的宽电压增益双向DC/DC变换器

此处提出了一种用于储能系统的基于开关电感的宽电压增益双向DC/DC变换器。该变换器在实现双向升降压的同时进一步扩大了双向变换器的电压增益,可以适应不同电压等级的储能电池;相同电压增益下功率器件占空比有效降低,进一步减小了输入电流纹波,有助于提高电池充电性能。分析了放电和充电两种工作模式的工作原理,并搭建实验样机进行验证。实验结果表明在输出电压稳定的工况下,该变换器放电模式可以实现0.5~5倍的电压增益,充电模式可以实现0.2~2倍的电压增益,证明了所提变换器的双向升降压能力和宽电压增益能力。

宽范围输入三电平半桥LLC变换器混合控制

针对传统变频(PFM)控制的LLC谐振变换器在宽电压输入条件下效率低的问题,提出一种三电平半桥LLC谐振变换器的变频-移相(PFM-PS)混合控制策略。首先,分析三电平半桥LLC谐振变换器的工作模态,建立其等效模型,获得了移相控制和变频控制下的电压增益曲线。其次,分析了变频控制的工作区间与软开关特性,推导得到了移相控制下实现软开关的最小占空比。通过混合控制策略,在升压时采用变频控制和在降压时采用移相控制,相较于全变频控制和全移相控制,混合控制可在较小频率变化范围内对电压进行升降压,在全增益范围内实现软开关,获得较宽的电压增益范围,提升了变换器的效率。最后,通过仿真和输入500~800 V/4.5 kW实验样机验证了所提出混合控制策略的有效性。

一种全透明宽带高增益离子液体透镜天线

基于5G美化移动基站和军用领域中光学/微波多模复合制导隐身等对天线光学透明和易伪装隐蔽的现实需求,本文设计了一种全透明宽带高增益离子液体天线。天线由离子液体,椭球透镜容器,锥形辐射引向器,以及带有透明导电膜的反射地板组成。首先,利用介质透镜上对频率的无选择性使得天线获得宽带特性。其次,通过使用低损耗离子液体和椭球透镜结构,使得液体介质透镜产生一个同相射线场,从而可以产生极强的方向性。最后,在液体介质周围加载一个锥形辐射引向器,使得辐射波束进一步集中,从而提高增益。此外,通过在天线的背面加载透明导电膜反射地板,进一步降低了后瓣,并且使整个天线呈现了光学全透明的效果。仿真和实验表明,天线工作在9.9 GHz~18 GHz(S11≤-10 dB)频带范围,最大实测增益可达12.1 dBi。天线在雷达探测、5G基站、电子对抗以及透明电子产品等领域中具有广泛的应用前景。

宽增益高效谐振型直流变换器技术

直流变换器广泛应用于电动汽车充电系统与光伏发电系统,如何适应输入/输出电压大范围变化,实现直流变换器的宽增益和高传输效率为学术界和工业界所关注。其中,LLC、LLC_LC、LLCLC谐振变换器虽具有高功率密度、低电磁干扰等特性,但存在磁元件与谐振网络参数设计难度大,造成变换器输出不稳定等不足,难以满足实际应用的要求。为此,提出了宽增益高效谐振型直流变换器技术。首先总结了谐振型直流变换器的基本原理,围绕其拓扑结构及调制策略的国内外研究进展,重点就宽增益与高效谐振型直流变换器应用需求进行阐述。然后分析了LLC_LC、LLCLC多模式PWM倍压整流变换器拓扑及调制策略。最后结合仿真与实验验证结果,证明了该宽增益高效谐振型直流变换器拓扑及其调制策略的有效性,最高可实现输出电压范围为1~6.2,转换效率达96.1%,具有较宽广的应用前景。

一种超宽电压增益双LLC谐振变换器及控制方法

为解决传统LLC谐振变换器在宽电压增益应用中所需开关频率范围过宽、总体效率较低等问题,文中提出一种多模式双LLC谐振变换器。该变换器基于半桥、全桥切换以及桥式、倍压整流切换的拓扑重构思路,以增益不同的4种模式实现较窄频率范围内的超宽输出电压,提高变换器效率的同时通过复用开关器件来降低成本。为了实现模式间的平滑过渡,针对所提变换器设计一种脉冲宽度频率调制控制方法,并根据模式切换特性进一步优化,提高模式切换速度。基于SiC开关器件,设计并搭建一台60~450 V输出电压、最大功率为900 W的实验样机,以验证所提拓扑及控制方法的可行性。

双频一体化超宽带探地雷达天线设计

针对目前探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)产品单一频段工作所导致的耗时费力、效率低等缺点,文中设计实现了一种中心频率分别为400 MHz、1000 MHz且带宽为200~1500 MHz的双频一体化复合阵列天线,并将其应用于超宽带(Ultra-Wide Band,UWB)探地雷达系统中。阵列天线包含3个中心频率为400 MHz和6个中心频率为1000 MHz的蝶形天线,具备双频段同时探测能力,可实现一条测线含两种不同频段的探测结果,克服了传统探地雷达不同频率的重复探测问题,增强了探地雷达系统的实用性。所提出的双频一体化探地雷达天线具有超宽带、高增益、波束窄等特点,其相对带宽为153%,整个带宽内最高实现17.6 dBi峰值增益,半功率波束宽度最窄为7.6°,为高分辨率、高效率探地雷达应用提供了一种新的天线方案。

一种基于电容中和技术的低功耗宽带VGA设计

阐述一种基于电容中和技术的宽带可变增益放大器(VGA),用于高速通信和高分辨率雷达系统。提出的负电容通路有效地拓展了带宽,并在不同的增益设定下实现平坦的带内增益。仿真结果表明,VGA在增益-2.8~49.4dB调节范围内均实现带宽超过4.0GHz。它的功耗在1V的电源电压下为16.5mW,核心电路面积为0.006 mm^(2)。

变模态宽电压范围双向LC谐振变换器

提出了一种变模态宽电压范围双向隔离型谐振变换器,所提变换器具有升压电路及反激电流馈拓扑的优势,通过复用谐振电感的预先储能和反激馈能,提高了电池侧向网侧输出的增益和变换器功率密度,减小了电路无功环流。变换器采用定频脉冲宽度调制,根据不同的工况分别对应多种工作模式,适合宽范围输出。首先介绍了变换器工作原理,分析了能量在不同方向流动时的输出增益,最后以满足在家庭分布式储能系统中电池充放电为前提,对器件和控制参数进行了设计,验证了理论分析的正确性。

基于最大增益的广域网冗余数据迭代消除仿真

广域网中数据量通常非常庞大,且数据可能分布在不同的地理位置和网络节点上,这样加大了数据消除处理的复杂性,为此提出一种基于最大增益的广域网冗余数据迭代消除算法。通过构建分词词典,计算字符串长度,处理字符数据,结合时间、空间和属性等相关信息,计算缺失值与邻近数据的平均欧氏距离,获取二者之间的相似度,完成缺失值填补。利用Chi Merge算法判断数据的独立性,使用阈值与分类数相结合的方式合并邻域区间,删除异常值,减少错误数据对冗余数据消除的影响。建立决策树模型,根据最大增益值确立分类规则,实现数据分类,计算类间相似度,检测出冗余数据,设置消除器,按照时间顺序迭代消除冗余数据。实验结果表明,所提算法不仅能够提高数据缩减率,而且能够确保吞吐量满足系统要求。

一种多模式宽输出三桥臂DC-DC变换器

针对传统LLC谐振变换器重载工作时电压增益低,难以实现宽范围输出,同时低增益工作时开关频率高,开关管损耗大、电路效率低的问题,结合全桥LLC拓扑结构和线性-谐振(L-R)调制方法,提出一种多模式宽输出三桥臂DC-DC变换器。所提变换器在全桥LLC变换器的基础上增加一组L桥臂,通过将谐振电感复用为储能电感,在谐振传递能量前对谐振腔预先储能,从而提高传统谐振模式的电压增益。所提变换器采用脉冲宽度调制-脉冲频率调制(PWM-PFM)策略,具有高、中和低3种电压增益模式,拓宽了输出电压范围,且具有在全负载范围内软开关、环流小的优点。详细介绍了3种模式下变换器的工作原理,利用时域法推出增益公式,并对器件参数和闭环控制方法进行设计,最后通过搭建一台输入400 V,输出125~500 V的实验样机验证了理论的可行性。

用于高精度模数转换器的CMOS可变增益放大器

针对工业领域数据采集系统对大摆幅模拟信号精确采样的需求,提出了一种方便与高精度模数转换器(ADC)集成的CMOS可变增益放大器(VGA)。该VGA基于反相放大器结构,在5 V单电源供电的条件下支持最大±10 V信号输入。对传递函数的设计和电路结构的优化可保证VGA高线性度的同时不降低信噪比(SNR)。电路采用TSMC 0.18μm CMOS工艺进行设计并流片,面积为0.23 mm^(2),5 V供电时功耗为1.5 mW。在输入信号1 kHz、采样率200 kS/s条件下,将VGA与16 bit逐次逼近寄存器(SAR)ADC进行联合测试,测试结果表明信噪比达到89.80 dB,总谐波失真(THD)为-102.31 dB。该VGA具有输入范围大、精度高、面积小的特点,为工业信号采集应用提供了高集成度的解决方案。

腔内有双折射滤光片的激光实际线宽

在研制高效宽带增益激光非线性频率转化的实验中发现 ,由双折射滤光片透过率计算出的激光输出频谱宽度比激光器实际频谱宽度要大一个数量级左右 考虑到激光模式竞争和均匀增宽效应 ,理论上提出了一个精确计算激光器实际频谱线宽的模型 用该模型模拟的带不同厚度双折射滤光片的调Q运转钛宝石激光器的光谱宽度与实验结果一致 。

基于多模态切换的宽电压增益LLC谐振变换器控制策略

三相交错LLC谐振变换器具有功率密度高、输出电流纹波小等优点,在电动汽车充电以及新能源发电等领域得到广泛关注。该文将三相交错LLC谐振变换器的变压器一次和二次绕组均设置为星形联结,提出一种新型控制策略,对于不同的输入电压,通过检测开关频率大小来控制变换器分别工作在三相交错模态、单相全桥模态和单相半桥模态,维持输出电压稳定。针对单相全桥模态和单相半桥模态的切换,该文基于数字控制器设计一种触发脉冲占空比逐步变化的柔性过渡方法,有效地减小了切换过程中输出电压抖动。详细分析MOSFET寄生参数的相关影响,得到变压器励磁电感限定条件,实现变换器宽电压增益及全范围软开关,提高变换器效率。最后通过实验验证了宽电压增益LLC谐振变换器控制策略的可行性和优越性。

一种新型单级双向隔离AC-DC变换器

提出一种适用于V2G(Vehicle tǒgrid,VZG)和电网-蓄电池储能等系统的单级双向隔离AC-DC变换器。该变换器可实现高效率、高功率密度,及能量双向传输。该文介绍该变换器的工作原理、功率传输特性,分析并设计软开关ZVS(zero voltage switching,ZVS)的实现,最终可在宽增益范围和全负载情况下实现软开关,并制作一台500 W的实验样机进行验证。

半桥三电平LLC谐振变换器的调制方法

为了得到适合高输入电压、宽增益范围应用的优选拓扑,从混合调制方法的角度对4种常见的半桥三电平LLC拓扑进行分析和对比.混合调制策略可以在不改变谐振腔参数、不增加额外元器件的前提下,使LLC谐振变换器的增益范围加倍.使用穷举法分析各三电平结构所有可能的具有零电压开关特性的调制方法,按照调制自由度和直流增益的不同分为高增益频率调制、低增益频率调制和脉冲宽度调制3大类.对比从元件的数量与应力、自动均压能力和对调制方法的兼容性3个方面进行展开,结果表明,桥臂串联型全桥拓扑具有最优的综合性能.实验结果验证理论分析的正确性.

面向双有源桥宽增益范围的电流应力最小化策略研究

针对双有源桥DAB(dual active bridge)直流变换器在变压器原副边电压不匹配时会出现电流应力急剧增大现象,提出了一种基于改进灰狼算法的最小电流应力控制策略,可以使得DAB在宽增益范围内电流应力最小。首先,在分析DAB直流变换器漏感两侧物理模型的基础上详细推导了DAB高频链数学模型,将求解电流应力转化为一个多维的含非线性约束的数学优化问题;然后,提出了一种改进灰狼算法,用于求解上述问题的全局最优解;最后,通过与3种常规控制策略的仿真对比和动态实验,验证了所提控制策略的正确性和有效性。

准八木型宽带高增益微带天线

基于八木天线的结构设计并制作了一个准八木型宽带高增益微带天线，利用三维电磁仿真软件（Ansoft HFSS）进行仿真设计，在已有的单一引向器结构的基础上，通过增加引向器数量实现了高增益和较宽的带宽。实际测试表明：天线工作频段在4．8～6．4GHz，在中心频率5．6GHZ处，峰值增益约为10．2dB，前后比约为21dB，与仿真结果基本吻合。另外，还给出了准八木型高增益微带天线的设计过程，并对具体结构和参数的选择对天线性能的影响进行了比较和讨论。

一种超宽电压范围隔离型DC-DC变流器研究

针对不同规格电动汽车的统一充电系统需求,研究2倍以上宽输出电压范围隔离型DC-DC变流器已成为该领域的热点。提出了一种隔离型的LLC串-并联模式变换拓扑及其设计方法,实现0.5~3.0倍的宽输出电压范围,且所有功率器件满足软开关运行。首先,利用半桥变模态控制,获得1.0倍以下电压增益;然后,利用PWM脉冲180°移相实现串-并联快速切换,实现1.0倍或2.0倍电压增益的转换;最后,通过变频结合PWM整流器直流电压调压功能,实现0.5~3.0倍宽电压增益的调节。样机实验结果表明:所提变流器利用上述策略,达到了预期的0.5~3.0倍增益,且实现软开关运行;此外,并联至串联切换过程时间非常短,仅300μs,串联至并联切换过程稍长,但也仅4.5 ms,适用于对电压增益范围要求较宽的应用场合。