射频放电等离子体气动激励特性的实验研究

为了提高等离子体气动激励的强度及流动控制的能力,实验研究了射频放电等离子体的气动激励特性。建立了射频放电等离子体气动激励实验系统,由射频信号发生器、阻抗匹配升压变压器、尖–尖电极等离子体激励器等组成。尖–尖电极等离子体激励器由一组对称的电极和固定装置组成,电极材料采用钨,固定装置材料采用胶木,固定之后电极间距为0.5 mm。在静止空气条件下进行实验,研究了射频放电等离子体的电特性和诱导流动特性。实验结果表明:气压变化时,等离子体激励器的阻抗会发生变化,耦合到等离子体激励器的输入功率也不同;在大气压下,由于射频放电存在快速加热作用,在静止空气中诱导产生了近似圆柱形的冲击波;冲击波首先以音速向外传播,随后强度逐渐减弱,一定时间后衰减为弱扰动;采用射频电源、重频脉冲直流电源、ns脉冲电源,均能在静止空气中诱导产生冲击波,冲击波波速接近音速。由于射频电源的体积、重量更小,实现阻抗匹配之后所需的电源输入功率最低,因此,射频放电是一种非常有前景的气动激励产生方式,在等离子体流动控制方面可能取得较好的效果。     

低温等离子体手术刀射频高压脉冲电源的研制

为提升等离子体手术刀切割效果,同时满足电外科设备安全性要求,研制了一种低温等离子体手术刀射频高压脉冲电源.电源以数字信号处理器(DSP)为主控制器,采用数字化脉冲宽度调制(DPWM)控制策略,主电路采用整流/稳压/逆变的拓扑结构.电源最大输出电压2 kV,最大输出功率70 W.使用该电源驱动的等离子体手术刀对鸡肉进行切...     

微型射频离子推力器放电等离子体全局模型仿真研究

微型射频离子推力器具有结构简单、工作寿命长、推力动态范围大、性能调节响应灵敏等特点,是国际微电推进领域的研究热点之一.射频离子推力器电离室内的感性耦合放电等离子体特性和推力器的性能密切相关.该文建立了多软件联合仿真的射频离子推力器放电等离子体全局模型,对所设计放电室内径为40mm的微型射频离子推力器开展了包含电磁场、温度场、电路、等离子体化学反应的多物理场耦合仿真分析,并研究了等离子体放电特征参数及推力器性能参数随输入功率、屏栅电势、工质流量及射频频率等因素的变化规律.结果表明,所建立的全局模型计算结果与实验数据吻合良好,输入功率、屏栅电势、工质流量是调节微型射频离子推力器性能的主要因素,该研究为综合调控微型射频离子推力器的工作性能奠定了良好基础.     

JCD系列工频测试电源工作原理

本文介绍了JCD系列工频电源及其组成部分信号源,功率放大器,输出电压、电流变换器,控制电路及供电电源的工作原理;同时介绍了数字变频和数字移相技术。     

电子测量仪器基础--信号源(第一部分--CW源)

信号源是射频和微波领域应用最为广泛的仪器。信号源可以分为连续波（CW）源、扫源和信号发生器三大类。CW源的主要指标有频率、幅度和相位噪声，不同的电路和器件决定了它们的精度。CW源主要应用于接收机和放大器等测试领域。     

为无线链结提供稳压供电

越来越多消费者都希望可以利用无线方式发送视频信号，但这个功能的耗电量非常大。美国国家半导体最新推出的LM3207直流／直流开关稳压器是3G射频功率放大器的理想电源供应系统。由于这款芯片可以根据射频功率放大器的实际需要将供电电压灵活调节至最低的水平，因此可大幅降低功率放大器的耗电量，而且又可确保功率放大器的线性表现完全不受影响。     

压电换能器阻抗匹配研究

声波测井井下仪器在探测过程中需要将足够大的声波信号辐射到地层中,须用高压大功率脉冲信号激励发射换能器,同时在信号源与换能器之间,还应做到阻抗匹配。为有效提高信号源对换能器的激发效率,达到了阻抗匹配的目的,分析了信号源与换能器之间的理想匹配条件,介绍了如何在高压大功率信号源与换能器之间利用脉冲变压器和电阻、电感、电容组成阻抗匹配网络,给出了脉冲变压器和电感的制作和设计方法,并利用简要的实验方法对变压器和电感进行了参数测量,测量结果表明变压器和电感的计算和制作过程符合要求。最后用信号源对换能器进行了激发实验,实验结果说明通过该阻抗匹配网络取得了明显的效果。     

感应加热动态负载阻抗匹配及功率因数角控制

负载阻抗匹配是确保感应加热电源高效率工作的必要措施.匹配的前提是确保感应加热电源始终处于准谐振状态.采用不对称型触发信号控制串联谐振逆变过程,提出了一种感应加热过程动态阻抗匹配控制方案.针对频率跟踪过程,设计了功率因数角控制器,实验结果验证了串联谐振加热电源动态阻抗匹配及功率因数角控制方案的有效性和可行性.     

射频技术及其应用

本文重点介绍了射频放电及射频加热技术在高科技领域和工业方面的一些具体应用，射频磁场感应无电极放电所产生的高能离子束可用于宇航推进；核聚变反应中的中性注入，半导体刻蚀，射频辉光放电产生的低温等离子体，可对纺织品表面处理，空气中射频放电可对卷烟纸电打孔，利用射频感应电场对生物体细胞，组织加热,引起细胞萎缩，坏死或组织纤维化，以达到治疗目的。     

基于CC1020加功率放大器的射频收发模块设计

随着无线通信技术的发展,无线数传系统成为1个重要的发展方向.针对无线数传系统中单片射频收发芯片在远距离通信方面存在的不足,本文介绍了1种由CC1020无线收发芯片与功率放大器PA2460组成的射频收发系统模块设计方案.该模块具有低功耗、体积小的特点,并可方便地集成到各种无线测控系统中.本文详细阐述了设计思路并给出硬件电...     

基于小信号法的功率放大器的设计与仿真

射频功率放大器是数传发射机中的关键部件,它是制约整个系统性能的关键因素。依据固态功率放大器的小信号设计法,设计两级L波段固态功率放大器,给出了详细的设计流程和仿真数据。首先对放大器的增益,级间耦合,输入,输出匹配进行了初步仿真,然后通过提取管子的封装后的散射参数,对其进行最大输出功率匹配仿真,最后对放大器匹配和稳定性进行总体仿真,最终结果达到设计指标。     

A 1–6 GHz analog radio frequency power driver in 90 nm complementary metal‐oxide semiconductor technology for wireless applications

One of the most challenging subsystems for integrated radio frequency (RF) complementary metal‐oxide semiconductor (CMOS) solutions is the power amplifier. A 1–6 GHz RF power driver (RFPD) in 90 nm CMOS technology is presented, which receives signals from on‐chip RF signal chain components at ?12 dBm power levels and produces a 0 dBm signal to on‐chip or off‐chip 50 Ω loads. A unique unit cell design is developed for the RFPD to offset issues associated with very wide multi‐fingered transistors. The RF driver was fabricated as a stand‐alone sub‐circuit on a 90 nm CMOS die with other sub‐circuits. Experimental tests confirmed that the on‐chip RFPD operates up to 6 GHz and is able to drive 50 Ω loads to the desired 0 dBm power level. Spur free dynamic range exceeded 70 dB. The measured power gain was 11.6 dB at 3 GHz. The measured 1 dB compression point and input third‐order intercept point (IIP3) were ?4.7 dBm and ?0.5 dBm, respectively. Also, included are modeling, simulation, and measured results addressing issues associated with interfacing the die to a package with pinouts and the package to a printed circuit test fixture. The simulations were made through direct current (DC), alternating current (AC), and transient analysis with Cadence Analog Design Environment. The stability was also verified on the basis of phase margin simulations from extracted circuit net‐lists. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

射频功率测量技术及其应用

功率是表征射频信号特性的一个重要参数。近年来随着移动通信技术的迅速发展,准确测量通信系统中发射机与接收机的功率已成为关键技术之一。本文首先介绍利用二极管、等效热功耗、真有效值／直流转换器及对数放大器检测射频功率的4种方法,然后阐述射频功率测量系统的优化设计。所介绍的方法均具有实用价值。     

低功率射频能量收集系统设计及优化

为了实现环境中低功率射频信号能量收集,设计了一种无线射频能收集系统,该系统主要由天线、倍压整流电路和匹配电路组成。为了提高射频信号能量收集效率,提出了基于二极管的低输入倍压整流系统数学模型;为了实现天线阻抗与倍压整流电路输入阻抗相匹配,采用量子粒子群算法实现了匹配电路参数的优化;在仿真软件对该优化方法进行了仿真试验。实验结果表明,所设计的射频能收集系统,可有效提高射频信号能量收集效率。     

超短波宽带大功率6路功率合成器设计

介绍了一种超短波6路功率合成器,将6路同相功率信号合成为1路大功率信号。结合现有的功率合成器,基本实现任意路的功率合成,应用在发射机功放模块中,达到了提高系统功率合成效率及可靠性、降低系统制作成本的目的。基于传输线变压器理论制作前、后两级功率合成单元,在两级合成单元之间使用LC匹配网络作为阻抗变换器,可以通过仿真精确确定其输入、输出阻抗,在30~100MHz具有良好的传输性能。6路合成器可工作在30~100MHz,其承受功率最大达3.5k W,电压驻波比:≤1.30,插入损耗:≤0.30d B。     

利用SuPA给手持设备射频功率放大器供电

在手持设备中给射频功放供电一直是一个比较难做的设计,因为一方面需要提高射频功放的工作效率用来延长电池的工作时间,另一方面又不能在提高工作效率的同时降低功放的工作性能,所以必须为其提供一个满足要求的高效直流电源。常规的方式,是将功放的电源端与电池直接连接供电,但是这种工作模式会使得功放的工作效率很低,不能满足高效低功耗要求。德州仪器公司推出的SuPA(Supply for Power Amplifier)系列的DC-DC产品,从工作机理上做了创新,采用平均功率跟踪(Average Power Track)技术和包络跟踪技术(Envelop Tracking),优化了射频功放工作时功率消耗,从而提高了功放的工作效率,延长了电池的工作时间。本文着重阐述平均功率跟踪技术的工作原理和SuPA的应用设计,从而方便设计工程师能够快速地理解和应用此项技术,实现高效的功放电源设计。     

应用阻抗变换技术的变电站接地网检测系统激励源的设计与应用

针对变电站接地网接地性能检测和缺陷诊断的需要,设计了专用的异频正弦波激励源系统。基于线性放大和阻抗变换技术,在较宽的频带内和较大输出电流的情况下,实现了频率和输出电流的连续调节,解决了功率放大器和接地网负载之间的阻抗匹配问题。实验结果表明激励源系统的频率特性、带负载能力和输出电流能力符合设计要求。通过测量地表磁感应强度和电位分布,诊断接地网导体断点的现场应用表明激励源的设计合理,能够满足变电站接地网缺陷诊断和接地性能检测等工程实际的需要。     

基于GaN器件的固态射频电源应用研究

随着电力电子技术的发展,射频电源由电子管电源发展成现在的晶体管射频电源。氮化镓GaN(gallium nitride)作为第三代宽禁带半导体材料的典型代表,具有宽禁带、高临界击穿场强、高电子饱和漂移速度以及高导通的AlGaN/GaN异质结二维电子气2DEG(two-dimensional electrons gas)等优点。GaN功率器件与硅(Si)功率器件相比,具有导通阻抗低,输入、输出电容小等特性,这些特性使得GaN功率器件高开关速度、低损耗。在E类功率射频电源的基础上,采用GaN功率器件设计制作了一款开关频率为4 MHz、功率可调的全固态射频电源实验样机。通过电路的设计和优化,样机的输出功率为21.4 W时,效率达到了96.7%;同时,采用专为射频电源生产的Si功率器件替换掉样机上的GaN器件,实验数据验证了GaN器件开关速度快、损耗低,可大幅度提高射频电源的效率。     

包络线跟踪电源技术综述

随着第四代移动通信的高速发展,射频输入信号的包络带宽越来越宽,功率峰均比越来越大,导致采用恒压供电的基站功放效率越来越低。包络线跟踪(ET)技术是大幅提高功放效率的有效方法之一,对于节能减排和缓解环境污染具有重要意义。ET电源是ET技术的核心装置,一般采用开关线性复合(SLH)结构,该结构结合了开关变换器高效率和线性放大器高带宽的优点。本文首先介绍高带宽线性放大器和高效率开关变换器的实现方法,然后介绍SLH ET电源的两个基本架构,即串联和并联架构。在分析这两个基本架构的基础上,提出SLH ET电源的串并联架构的概念,以进一步减小线性放大器输出的功率,提高SLH ET电源的效率。最后,针对现代移动通信对ET电源的要求,从阶梯波提供单元的优化、Ga N器件在ET电源中的应用、包络信号功率频谱的分段方法以及开关变换器控制策略的改进等四个方面提出进一步提升ET电源效率的方法。     

Accurate substrate modelling of RF CMOS

The losses within the substrate of an RF IC can have significant effect on performance in a mixed signal application. In order to model substrate coupling accurately, it is represented by an RC network to account for both resistive and dielectric losses at high frequency (> 1 GHz). A small‐signal equivalent circuit model of an RF IC inclusive of substrate parasitic effect is analysed in terms of its y‐parameters and an extraction procedure for substrate parameters has been developed. By coupling the extracted substrate parameters along with extrinsic resistances associated with gate, source and drain, a standard BSIM3 model has been extended for RF applications. The new model exhibits a significant improvement in prediction of output reflection coefficient S₂₂ in the frequency range from 1 to 10 GHz in device mode of operation and for a low noise amplifier (LNA) at 2.4 GHz. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.