Novel approach to harmonic control for Class F power amplifier with high power added efficiency

This paper presents a new topology to implement Class F power amplifier for eliminating the on-resistance (R_(ON))effect.The time-domain and frequency-domain voltage and current waveforms for Class F amplifier are ana- lyzed using Fourier series analysis method.Considering the on-resistance effect,the formulas of the efficiency,output power,dc power dissipation,and fundamental load impedance are given from ideal current and voltage waveforms.For experimental verification,we designed and implemented a Class F power amplifier,which operates at 850 MHz using MGaAs/GaAs Heterostructure FET(HFET)device,and analyzed the measurement results.Test results show that the maximum PAE of 67% can be achieved at 28 dBm output power level.

锂电池储能电站火灾与消防安全防护技术综合研究

近年来国内外锂电池储能电站的增量十分可观,用户侧潜力巨大,遂对锂电池储能电站的安全防护提出了更高的要求。现如今锂电池储能舱传统火灾探测器的预警方式存在不足,同时国内外大量应用研究也表明七氟丙烷和全氟己酮是目前较适用于锂电池储能电站火灾的气体灭火剂,但任何单一灭火剂均无法同时起到扑灭明火和抑制大容量锂电池复燃的作用,锂电池储能电站目前缺乏明确有效的灭火技术、系统性的解决方案。本文从极早期火灾探测对储能舱火灾预警的重要性出发,综述了含不同种类添加剂的细水雾对锂电池储能电站火灾的灭火效果,突出了气体灭火剂-细水雾联合应用消防策略的重要性,并提出了清洁高效灭火技术开发的重点和下一步发展方向。

一种X波段150W紧凑型功率放大器MMIC

基于0.35μm GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺平台设计了一款功率放大器单片微波集成电路(MMIC),采用双场板将HEMT的击穿电压提升至200 V;借助热电联合设计,优化HEMT的栅栅间距和末级HEMT布局,器件热阻降至0.55℃/W;输出匹配融合了功率分配/合成、阻抗变换和谐波调谐等功能,并通过多电容串联提高了击穿电压,增强了电路的鲁棒性;优化了版图布局,末级HEMT采用两两共地,并利用片上电感以缩短栅极偏置线,减小了芯片面积。最终,实现了饱和输出功率大于150 W、功率附加效率大于40%、功率增益大于22 dB的X波段功率放大器MMIC,其尺寸为3.8 mm×5.3 mm。该功率放大器MMIC可广泛应用于通信领域。

基于复杂网络理论的电力通信网加边保护策略

基于复杂网络理论,对华中电力通信网进行了网络建模和拓扑统计特性分析,得出华中电力通信网是一个典型的无标度网络的结论。其结构特点造成华中电力通信网对随机攻击具有较强的鲁棒性,而在蓄意攻击尤其是高介数节点攻击下十分脆弱。针对华中电力通信网的结构特点,从连通脆弱性和网络效率2个角度,对比了随机加边策略、低度数节点加边策略、低介数节点加边策略和代数连通性加边策略对华中电力通信网鲁棒性的影响,研究表明:上述加边策略可以有效地提高华中电力通信网的鲁棒性,低度数节点加边策略在保护效果及计算效率上明显优于其他3种策略。

9～15 GHz GaAs E-PHEMT高性能线性功率放大器

基于0.15μm GaAs增强型赝配高电子迁移率晶体管(E-PHEMT)工艺,研制了一款用于5G通信和点对点传输的高性能线性功率放大器单片微波集成电路(MMIC)。采用栅宽比为1∶4.4的两级放大结构保证了电路的增益和功率指标满足要求;基于大信号模型实现了最优输入输出阻抗匹配;采用电磁场仿真技术优化设计的MMIC芯片尺寸为2.5 mm×1.1 mm。芯片的在片测试结果表明,静态直流工作点为最大饱和电流的35%、漏压为5 V的条件下,在9~15 GHz频率内,MMIC功率放大器小信号增益大于20 dB,1 dB压缩点输出功率不小于27 dBm,功率附加效率不小于35%,功率回退至19 dBm时三阶交调不大于-37 dBc。

电镀铬添加剂的对比研究

以碘酸钾、三氯乙酸、甘氨酸和甲酸为添加剂,加入到标准镀铬液中,测定了镀液的分散能力、光亮电流密度范围、深镀能力、阴极电流效率。结果表明:甲酸使阴极电流效率和深镀能力较高;甘氨酸使分散能力较高。二者均能扩大光亮电流密度范围。三氯乙酸、碘酸钾能显著提高阴极电流效率,但镀层粗糙发暗。

基于双向牵引技术的反向Doherty功率放大器设计

基于传统两路反向Doherty(Inverted Doherty PowerAmplifier,IDPA)在回退点处效率较低的缺点,提出了双向牵引技术与共轭匹配技术联合的设计方法,在传统反向Doherty设计方法上进行优化改进,研制了一款工作于TD-LTE频段(2570MHz^2620MHz)、结构新颖的高效率反向Doherty。实现了在保证高线性度的情况下,使得整体电路在峰值功率输出点以及回退点处都具有较高的效率。在中心频率为2600MHz的仿真结果表明,峰值输出功率(52dBm)和功率回退点(46dBm)处的效率分别高达54.9%和46.9%,回退点处的效率比AB类IDPA提高了14%,在5MHz偏频情况下,三阶互调分量为13.743dBm,与45.958dBm的基波功率相差32.215dB,符合现代功放在功率回退点处具有高效率和高线性度的设计要求。

高效率Doherty功率放大器的研究与设计

针对目前第三代通信系统中OFDM信号的高峰均比特性,研究了高效率的Doherty功放结构。用ADS对Doherty功放和传统的AB类平衡放大器进行了仿真对比,然后对两者实物进行了测试,结果表明当Doherty功放在功率回退6dB的情况下仍能维持37%的功率附加效率,此时三阶交调系数能达到-42dBc,适用于第三代无线通信。

C波段高效率高线性GaN MMIC功率放大器

基于SiC衬底0.25μm GaN HEMT工艺,设计实现了一款C波段、高效率和高线性的单片微波集成电路(MMIC)功率放大器。通过优化电路匹配结构,选择合适的有源器件和恰当的直流偏置条件,实现低视频漏极阻抗;利用后级增益压缩和前级增益扩张对消等手段,实现高功率附加效率和好的线性指标。功率放大器芯片尺寸为2.35 mm×1.40 mm。芯片测试结果表明,在3.7~4.2 GHz频率范围内,漏极电压28 V、末级栅极电压-2.2 V、前级栅极电压-1.8 V和连续波条件下,该功率放大器的小信号增益大于25 dB,大信号增益大于20 dB,饱和输出功率大于39 dBm,在输出功率回退至32 dBm时,功率附加效率大于30%,三阶交调失真小于-37 dBc。

等平面化SiC MESFET的研制

在原有设计以及工艺的基础上,采用了器件表面等平面化处理及侧壁钝化工艺,器件工作电压大幅度提高,截止漏电流降低约两个数量级,跨导提高1.5mS/mm。2GHz下测试,微波功率附加效率提高10%左右,增益平均提高了2dB,在VDS=60V的条件下单管功率输出达到了86.5W。经过内匹配和功率合成研制成大功率的SiC脉冲功率管的综合性能较好,在250W的输出功率下,器件仍然保持高达10.5dB的高增益,功率附加效率30%。台阶仪和扫描电镜观测表明,台阶高度已经大大降低,侧壁得到了钝化,尖锐突起和凹坑都已经变得平缓。

基于双匹配的高效大功率Doherty功率放大器

针对Doherty功率放大器传统设计方法的不足,提出了一种双匹配设计技术,并给出了实现方法。基于LDMOS器件,用该方法设计了一款饱和功率为55 dBm的Doherty放大器。仿真结果显示,与未采用双匹配法相比,该Doherty放大器的效率改善更好。功率附加效率在6 dB回退点比平衡式放大器改善15%,在回退约8 dB的区间上,整体效率都在40%以上。实测结果表明,该放大器增益约12 dB,在输出回退6 dB的区间上,功率附加效率改善10%。

C波段紧凑型25W GaN宽带功率放大器

基于0.25μm GaN工艺和以SiC为衬底的高电子迁移率晶体管(HEMT)技术,采用电抗匹配、优化电路的静态直流工作点、三级放大结构栅宽比1:3.6:16等措施,保证电路的增益和功率指标,实现了C波段高功率、高增益和高效率的宽带单片微波集成电路(MMIC)放大器。芯片测试结果表明,在4～8 GHz频率范围内,漏极电压28 V,连续波条件下,放大器的小信号增益大于30 dB,大信号增益大于23 dB,饱和输出功率大于44 dBm,功率附加效率为38%～45%。该单片放大器芯片尺寸为3.6 mm×4.0 mm。

火电厂烟气脱硫的己二酸-硫酸钠复合添加剂研究

研究单一有机羧酸和己二酸-硫酸钠复合添加剂对石灰石浆液的促溶作用以及pH缓冲作用;基于石灰石-石膏湿法脱硫模拟实验装置测试己二酸和复合添加剂强化湿法烟气脱硫的效率,分析入口SO2浓度、液气比分别对脱硫率的影响.结果表明:己二酸对石灰石浆液的促溶作用和pH缓冲作用强于大多数单一有机羧酸;己二酸-硫酸钠复合添加剂对浆液的促溶作用强于单一己二酸而pH缓冲作用相差不大;当入口SO2浓度为1 608mg/m3,液气比为4.5L/m3以及其他条件一定时,5mmol/L己二酸+0.02mol/L硫酸钠的复合添加剂效果最好,其脱硫效率可达95.4%,比石灰石空白试验提高11.3%,较5mmol/L己二酸强化提高5.3%,且能使石灰石的利用率提高大约50%.在益阳电厂工况条件下测试复合添加剂效果,达到了新的GB 13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》中"新建锅炉SO2排放限值≤100mg/m3"的要求.

TD-SCDMA基站系统功率放大器设计

基于功率晶体管BLF6G21-10,采用负载牵引的大信号方法,实现了一种应用于TD-SCDMA基站系统的功率放大器。仿真和测试结果表明,设计的功放完全满足高效率、高线性度的指标要求。同时,通过一个稳压管将ZXCT1009应用于集电极+24V的电流检测,不仅为功放的正常工作提供了保证,还大大降低了检测成本。经多次试验验证,该功放具有良好的稳定性和很高的可复制性,可以很好地应用于TD-SCDMA系统。

基于GaN HEMT技术的5G高线性单片集成放大器

基于0.15μm氮化镓高电子迁移率晶体管技术(GaN HEMT),研制了一款5G毫米波通信用高线性单片集成功率放大器。通过优化材料结构,使器件在较宽的栅压动态范围内具有较为平坦的跨导特性;优化设置电路的静态直流工作点,均衡输出功率和线性等指标要求;采用栅宽比为1:2:3.2的三级放大结构保证了电路的增益和功率指标。芯片的在片测试结果表明,静态直流工作点为最大饱和电流的30%;在漏极电压20 V、脉冲100μs、占空比10%条件下,在24~28 GHz频率范围内,放大器的小信号增益大于22 dB,饱和输出功率位于40~40.5 dBm范围内,功率附加效率为30%~33%;输出功率回退至34 dBm时,功率附加效率为18%,在26 GHz、双音间隔100 MHz条件下,其三阶交调(IMD3)小于-30 dBc;该单片放大器芯片尺寸小于3.4 mm×3.2 mm。

基于二次谐波注入的Doherty功率放大器

针对传统Doherty放大器在提高效率后会恶化线性指标的关键问题进行了分析与讨论。提出了一种基于二次谐波注入(SHI)的Doherty结构。采用GaN功率管CGH21240的仿真模型,设计了一款Doherty功率放大器。仿真结果显示,该放大器的效率在输出大于50 dBm后可以达到47%以上,比平衡式放大器改善约15%;三阶交调在输出为53 dBm时仍低于-30 dBc;在输出为50 dBm时,比未采用二次谐波注入改善约10 dBc。该放大器结构简单,且实现了效率和线性的同时改善。

一种改善印制线路板镀锡层抗碱蚀性能添加剂的研究

采用扫描电镜、X射线荧光测厚仪和金相显微镜,研究了一种由1,10-邻二氮杂菲衍生物组成的添加剂Sn-13在甲基磺酸盐镀锡液中对镀层结晶形貌和耐碱性蚀刻性能的影响。结果表明:在2~5 A/dm^2的电流密度下,镀层平整、半光亮,结晶呈鹅卵石状,同时镀液深镀能力达到88%以上,电流效率超过90%。镀锡印制线路板在碱性蚀刻后,独立孔环和铜面线路均完整。该添加剂可应用于高速印制线路板镀锡。

回热式等温加热修正Brayton循环的功率与效率特性!

根据有限时间热力学理论,分析了变温热源条件下不可逆回热式等温加热修正Brayton循环的功率、效率的全局特性和最优特性。研究发现,计入外部传热不可逆性后,分别存在最佳的循环压比使得循环无因次输出功率和效率取得最大值,而且,一般来说,前一最佳压比更大;回热对循环的输出功率影响极小,对循环效率的提高也只在较低压比时起作用;为提高循环的输出功率和效率,常规燃烧室(RCC)有效度、RCC中热源的入口温度和热容率应取较小的值,而收敛型燃烧室(CCC)有效度、CCC中热源的入口温度和热容率应取较大的值。详细讨论了循环热力参数对最大无因次输出功率及其对应的最佳压比和效率、最大效率及其对应的最佳压比和无因次输出功率的影响,指出了已有文献的错误。研究结果对燃气轮机装置的评估和最优设计具有一定的指导意义。

X波段大功率GaN HEMT的研制

在研制了AlGaN/GaN HEMT外延材料的基础上,采用标准工艺制作了2.5mm大栅宽AlGaN/GaNHEMT。直流测试中,Vg=0V时器件的最大饱和电流Ids可达2.4A,最大本征跨导Gmax为520mS,夹断电压Voff为-5V;通过采用带有绝缘层的材料结构及离子注入的隔离方式,减小了器件漏电,提高了击穿电压,栅源反向电压到-20V时,栅源漏电在10-6A数量级;单胞器件测试中,Vds=34V时,器件在8GHz下连续波输出功率为16W,功率增益为6.08dB,峰值功率附加效率为43.0%;2.5mm×4四胞器件,在8GHz下,连续波输出功率42W,功率增益8dB,峰值功率附加效率34%。

一种60 GHz CMOS高效率功率放大器

为了满足短距离无线高速传输的应用需求,基于SMIC 90nm 1P9M CMOS工艺,设计了一种可工作在60GHz的功率放大器(PA)。该PA为单端三级级联结构。采用顶层金属方法,设计具有高品质因子的小感值螺旋电感,用于输入、输出和级间匹配电路,以提高电路的整体性能。通过减少传输损耗和输出匹配损耗,提高了附加功率效率。仿真结果表明,在1.2V电源电压下,该PA的功率增益为17.2dB,1dB压缩点的输出功率为8.1dBm,饱和输出功率为12.1dBm,峰值功率附加效率为15.7%,直流功耗为70mW。各性能指标均满足60GHz通信系统的要求。