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。     

基于柱坐标抛物方程的海上雷达覆盖范围研究

为预测雷达波在海面的全向传播特性,提出了基于柱坐标抛物方程(parabolic equation,PE)的电波传播模型,用于海上雷达覆盖范围的研究.从亥姆霍兹方程出发,推导出柱坐标系下的前向PE形式.再利用PE通解中三角函数的正交性,求解各电波传播模式的激励系数,结合分步傅里叶变换实现柱坐标PE的步进迭代算法,以预测电...     

单纵模、波长可开关的线性腔光纤激光器

提出并实现了一种单纵模输出、波长可开关的光纤激光器.该激光器采用线性法布里-珀罗(F-P)腔结构,利用980 nm抽运的掺铒光纤(EDF)作为增益介质,并且通过腔内另一段未抽运的掺铒光纤的饱和吸收效应来实现光纤激光器的单纵模运转;同时利用1×N光开关和N个并联的不同中心波长的光纤光栅(FBG)的选波作用,通过控制光开关的电压信号,实现N个输出波长的可开关功能.在90 mw的抽运功率下,获得了-0.5 dBm峰值功率,3.6 kHz线宽的单纵模激光输出;输出光的波长在控制电压的作用下可在1574.6 nm,1579.7 nm,1584.8 nm和1589.9 nm四个波长之间任意选择.     

“电磁场与电磁波”教学方法再探索

《电磁场与电磁波》是电类专业必修的专业基础课,该课程具有物理意义深刻、数理逻辑严密、章节内容环环相扣等特点,容易引起学生的畏难情绪和厌学心理。立足于该课程的教学现状,从教学方法、课程思政等方面展开实践,致力于提高学生学习的积极性和学习动力,增强学生的专业能力和综合素质。     

空间冷光学长波红外相机的设计与验证

为满足红外成像产品在复杂多变环境下的适应性并实现产品的使用功能,对空间冷光学长波红外相机设计进行了研究。首先进行了相机的结构设计;然后运用Partarn/Nastran有限元软件对相机进行了分析,探究了温降和重力对各透镜面形的影响,计算了相机的前三阶模态,并对相机进行了波像差测试;最后在真空低温环境下完成了相机的调制传递函数(Modulation Transfer Function, MTF)测试。试验结果表明,相机中心视场面形的均方根(Root Mean Square, RMS)值优于1/50λ,MTF计算值为0.18719,满足低温红外相机成像的精度要求。     

声表面波小波处理器的计算机模拟与仿真

由于缺乏基本的计算机模拟与仿真手段,我们无法在试制样品前预估所设计的声表面波小波处理器的性能参数。因而,一旦设计参数出现偏差,所试制的样品的性能指标也就不可能满足设计要求,这不但延长研发周期,而且浪费大量不必要的研发经费。为此,该文介绍了一种对声表面波小波处理器进行计算机模拟与仿真的模型,并将其用于声表面波小波处理器的设计研制中,以期在样品试制前对其进行计算机模拟与仿真,直至模拟与仿真结果满足设计要求后再进行样品试制与测试,以尽可能地缩短研究周期,节约研究经费。理论与研究结果表明,采用该文介绍的计算机模拟与仿真模型对声表面波小波处理器进行计算机模拟与仿真,其模拟仿真结果与实测结果相比,其误差小于1%,基本能满足设计研发工作的需要。     

矩形波导加载光栅结构的太赫兹振荡器

本文采用矩形波导加载光栅的慢波结构作为太赫兹返波管的高频结构,通过理论分析和电磁仿真研究了该慢波结构的色散特性和互作用阻抗,理论分析结果和仿真结果能很好地吻合。在理论分析的基础上,设计了一个中心频率为340GHz的返波管,经粒子模拟软件计算,在较低电流密度的情况下该返波管输出功率达100mW且可调带宽约30GHz。     

The energy-efficient implementation of an adaptive-filtering-based QRS complex detection method for wearable devices

Electrocardiogram (ECG) can be used as a valid way for diagnosing heart disease. To fulfill ECG processing in wearable devices by reducing computation complexity and hardware cost, two kinds of adaptive filters are designed to perform QRS complex detection and motion artifacts removal, respectively. The proposed design achieves a sensitivity of 99.49% and a positive predictivity of 99.72%, tested under the MIT-BIH ECG database. The proposed design is synthesized under the SMIC 65-nm CMOS technology and verified by post-synthesis simulation. Experimental results show that the power consumption and area cost of this design are of 160 μW and 1.09×10⁵ μm², respectively.     

一种频相扫阵列天线研究

研究了一种频相扫体制的阵列天线.天线采用空气带状线结构的馈电网络,结合宽带单元天线,实现了该阵列天线在一维上频扫、另一维相扫的特性.通过仿真、优化确定各部分尺寸,并对其进行了实物加工和测试,测试结果表明:1）空气带状线馈电网络的损耗相对较小,平均为2.5 dB;2）该阵列天线的相对带宽达到14.7%（在雷达领域属于宽带天线阵列）,其二维扫描角度均大于60°,在全带宽范围内,副瓣电平优于-18.5 dB,实现了一种频相扫体制的阵列天线.     

大型短波广播发射台电磁辐射环境非等距网格测量法

大型短波广播台源项众多,影响区域内的电磁辐射水平分布情况复杂,目前常用的电磁辐射源环境检测方法均无法全面准确地测量出其对周边电磁辐射环境的影响情况,为此提出一种基于最大相对误差控制算法的非等距网格测量法.该方法根据大型短波广播发射台周边电磁场变化规律理论分析结果,控制网格拟合值与网格内理论计算准确值的最大相对误差,考虑现场环境对电磁场变化影响和检测点位布设可行性确定检测网格尺寸,在电磁场强度变化很大的区域采取小网格提高检测取样的抽样率,在电磁场强度变化不大的区域采取大网格降低检测取样的抽样率,不仅保证了测量结果的精准度,同时也合理地降低了实际工作量.