一种高功率微波有源相控阵天线单元设计

根据工程需要,本文提出了一种新型高功率微波有源相控阵天线单元,通过改造同轴波导变换器结构提升了功率容量和驻波特性,在同轴探针与阶梯波导之间引入方形金属块实现阻抗匹配,在波导末端添加过渡腔和匹配槽结构,并在喇叭段加入了单脊结构改变了波导阻抗,单脊伸出口径面降低了反射系数,进一步提升了功率容量。在X波段内VSWR小于2,带宽提升为1.25GHz,功率容量为33.24kW,比常规同轴波导变换器下喇叭天线功率容量提升了230％,7×7相控阵阵面可以实现1.62MW的发射功率,具备高功率微波发射能力。阵列可实现±30°圆锥扫描,满足高功率宽角度扫描的需求。     

以槽电势为分析单元的大型发电机定子接地故障定位方法

已有的大型发电机定子绕组单相接地故障定位方法一般以线圈匝电势为分析单元,对于短距绕组的机组存在理论误差。为此,提出一种以槽电势为分析单元的大型发电机定子单相接地故障定位方法。首先,基于绕组连接顺序,以槽电势为单元建立定子绕组电势分布的解析表达式。然后,针对发电机是否配备注入式定子接地保护采取不同的故障定位方案。若配备注入式定子接地保护,则基于注入式设备的过渡电阻测量值构造故障评价指标。若未配备注入式定子接地保护,则引入3次谐波测量值构造不含过渡电阻的故障评价指标。最后,在故障相人为设置多个虚拟参考点,结合绕组电势分布计算各虚拟参考点的故障评价指标,将计算值最小的虚拟参考点视为故障位置,进而确定故障所在槽编号。利用在PSCAD中搭建的准分布参数仿真模型验证了所提方法的有效性。     

配网并串补模块交互影响分析与并补协同策略研究

针对串并联电能质量补偿装置联合运行时潜在的谐波交互影响问题,以串联电压型补偿装置DVR、并联电流型补偿装置APF为例,分析延迟效应的非线性因素对电网残余谐波电流的影响。构建基于DVR与APF联合运行的简化等效阻抗模型,分析潜在并联谐振问题,并给出解决方案。针对常态化重要负荷的谐波补偿问题,对比分析单台式、阵列式APF等两类运行模式的特点及适用场合。针对模块化APF阵列运行损耗问题,提出了基于等损耗微增率补偿策略的集中控制模式,并开展了APF阵列的工程应用案例分析。     

毫米波无线通信半导体器件技术发展趋势

随着通信产业尤其是移动通信的高速发展,无线电频谱的低端频率已趋饱和。采用各种调制方法或多址技术扩大通信系统的容量,提高频谱的利用率,也无法满足未来通信发展的需求,因而实现高速、宽带的无线通信势必向微波高频段开发新的频谱资源。毫米波由于其波长短、频带宽,可以有效地解决高速宽带无线接入面临的许多问题,因而在短距离无线通信中有着广泛的应用前景。各种半导体器件是信息和通信技术(ICT)的硬件基础,创造性研发满足毫米波无线通信应用的新兴半导体技术和电路,是提升通信系统容量、解决构建新一代通信系统关键问题的主要技术推手。文章沿着毫米波半导体器件技术创新发展脉络,从相控阵等关键技术的系统架构、半导体材料和工艺、器件设计和封装测试入手,分析总结了第五代(5G)、第六代(6G)移动通信技术毫米波系统和器件技术发展趋势。以美国DARPA的MIDAS计划为例,阐释了军用毫米波器件技术的研究前沿和进展。     

基于分段电容阵列的改进型逐次逼近型ADC

为缩短高速模数转换器(ADC)中高位(MSB)电容建立时间以及减小功耗,提出了一种基于分段式电容阵列的改进型逐次逼近型(SAR)ADC结构,通过翻转小电容阵列代替翻转大电容阵列以产生高位数字码,并利用180 nm CMOS工艺实现和验证了此ADC结构。该结构一方面可以缩短产生高位数码字过程中的转换时间,提高量化速度;另一方面其可以延长大电容的稳定时间,减小参考电压的负载。通过缩小比较器输入对管的面积以减小寄生电容带来的误差,提升高位数字码的准确度。同时,利用一次性校准技术减小比较器的失配电压。最终,采用180 nm CMOS工艺实现该10 bit SAR ADC,以验证该改进型结构。结果表明,在1.8 V电源电压、780μW功耗、有电路噪声和电容失配情况下,该改进型SAR ADC得到了58.0 dB的信噪失真比(SNDR)。     

一种6~18 GHz宽带高精度有源移相器

设计了一种6 bit 6~18 GHz工作频段的宽带高精度有源移相器。片上集成了输入无源巴伦、逻辑编码器、RC多相滤波器、矢量合成单元、数控单元等。该移相器的设计采用55 nm CMOS工艺实现,芯片尺寸为1.29 mm×0.9 mm,移相器核心尺寸为1.02 mm×0.58 mm。后仿结果表明,在6~18 GHz频率范围内,增益误差RMS值小于1 dB,相位误差RMS值小于0.75°,输入回波损耗、输出回波损耗分别小于-8.5 dB、-8.9 dB,芯片总功耗为20.7 mW。该6 bit移相器的相对带宽为100%,覆盖C、X和Ku波段,适用于雷达探测等领域。     

面向多波束卫星通信网络的步进跟踪方法

面向多波束覆盖的卫星通信网络,为解决相控阵用户终端位置姿态信息无法获取时程序跟踪卫星失效的问题,提出了一种步进扫描跟踪方法。在该方法中,终端仅需比较单个波束的信标接收能量即可判断波束指向,从而降低跟踪时延。在此基础上,为满足终端在动中通场景下的业务通信需求,进一步研究动态条件下的跟踪方法,并讨论跟踪时延的影响因素。实验结果表明,当终端位置姿态变化较小时,所提方法的跟踪性能接近程序跟踪。     

宽发光截面半导体激光器的光束质量研究

本文通过二阶矩法,分析了二维增益调制对于宽发光截面半导体激光器(BAL)的光束质量改善效果。光束质量是激光器工业应用中需要考虑的重要因素。BAL可以提供更大的输出功率,但其光束质量较常规半导体激光器差。本文测量了经过二维增益调制后的BAL。结果与未经过调制的BAL进行了比较。结果表明,经过二维增益调制后的BAL具有较高的阈值和较低的斜率效率,光束质量提高了20%。     

Adaptive relay co-ordination using a busbar splitting approach for a system integrity protection scheme

Power system faults can often result in excessively high currents. If sustained for a long time, such high currents can damage system equipment. Thus, it is desirable to operate the relays in the minimum possible time. In this paper, a busbar splitting approach is used for adaptive relay setting and co-ordination purposes for a system integrity protection scheme (SIPS). Whenever a fault occurs, the busbar splitting scheme splits a bus to convert a loop into a radial structure. The splitting schemes are chosen such that the net fault current is also reduced. Busbar splitting eliminates the dependency upon minimum breakpoints set (MBPS) and reduces the relay operating time, thus making it adaptive. The proposed methodology is incorporated into the IEEE 14-bus and IEEE 30-bus systems with single and multiple fault conditions. The modeling and simulation carried out in ETAP, and the results of the proposed busbar splitting-based relay co-ordination are compared with the MBPS splitting-based relay co-ordination.     

基于断线扰动的电压控制区域边界节点修正方法

电压控制区域(Voltage Control Area, VCA)之间具有弱耦合性,修正VCA能够提升区域内电压变化的一致性,从而优化电网分区结果。传统分区修正法存在计算量大、PV节点归并缺乏理论依据等问题。因此,提出了一种修正VCA边界节点的方法,可以有效减少分区修正的计算量。所提方法采用小元素去除法得到各阈值下的电网划分结果,以Q-V曲线为判据选取各划分结果中最佳阈值对应的准分区。基于区域间的弱耦合性,采用所提方法修正准分区,得到优化后的分区结果。所提方法针对准分区的边界节点进行断线修正,并采用平均电气距离归并剩余的PV节点,不仅能减少分区修正的计算量,而且为各区域无功源的合理分配提供了理论依据。以新英格兰10机39节点系统为算例,通过仿真分析验证了所提方法的有效性。