河南科技大学 信息工程学院, 河南 洛阳 471023
基于025 μm GaN HEMT设计了一种工作于C波段、结构简单、宽带高效的E类功率放大器。针对单片微波集成电路(MMIC)功率放大器设计中射频扼流圈所占面积较大且难以实现的问题, 采用有限元直流馈电电感替代扼流圈电感, 抑制晶体管寄生参数Cds对最高工作频率的影响, 并采用低Q值混合参数匹配网络, 将功率放大器电路输入输出的最佳阻抗匹配到标准阻抗50 Ω。版图后仿真结果表明, 在41~49 GHz工作频段内, 功率附加效率为51309%~58050%, 平均增益大于11 dB, 输出功率大于41 dBm。版图尺寸为27 mm×14 mm。
功率放大器 氮化镓 E类 有限直流馈电电感 混合参数匹配网络 power amplifier GaN class E finite DC-feed inductance mixed parameter matching network
1 浙江工业大学激光先进制造研究院，浙江 杭州 310023
2 浙江工业大学机械工程学院，浙江 杭州 310023
3 浙江工业大学高端激光制造装备协同创新中心，浙江 杭州 310023
4 卡尔顿大学机械和航空工程系，加拿大 渥太华 KIS 5B6
热障涂层可为航空发动机、燃气轮机中的高温部件提供热防护，但其易受高温熔盐腐蚀而过早失效。激光合金化是一种提高涂层抗熔盐腐蚀性能的有效方法。本团队将TiAl3作为自愈合剂，对8%Y2O3部分稳定的ZrO2（8YSZ）热障涂层进行激光合金化改性。将喷涂态热障涂层和激光合金化改性热障涂层在900 ℃的75%Na2SO4+25%NaCl熔盐环境下进行4 h热腐蚀试验。结果表明：激光合金化改性热障涂层结构致密且表面分布着网状裂纹，改性层保持亚稳态四方相（t′-ZrO2）结构；喷涂态热障涂层在900 ℃腐蚀4 h后，腐蚀产物为单斜相m-ZrO2和Y2（SO4）3，表面有较多的热腐蚀产物；激光合金化涂层在900 ℃腐蚀4 h后，腐蚀产物为少量m-ZrO2和Y2（SO4）3，改性层结构未发生腐蚀破坏，涂层保持着结构完整性；自愈合剂TiAl3在高温下发生氧化反应生成的Al2O3和少量TiO2可以填补裂纹，有助于抑制高温腐蚀盐的渗透，从而提高了涂层的抗热腐蚀性能。
激光技术 激光合金化 热障涂层 抗热腐蚀性能 自愈合
河南科技大学 电气工程学院, 河南 洛阳 471023
为了解决晶体管寄生参数对逆F(F-1)类功率放大器效率的影响,采用了一种新型的输出谐波控制结构。首先,设计二次和三次谐波控制电路,同时将直流偏置电路加入二次谐波控制电路,降低了电路设计的复杂度。其次,为了解决寄生参数对F-1类功放本征漏极端阻抗的影响,采用一段串行微带线进行寄生补偿。最后,通过微带线和电容进行基波和负载之间的匹配。为验证方法的有效性,采用0.25 μm氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)工艺,设计了一款工作在5.7 GHz~6.3 GHz的F-1类微波集成电路功放。版图后仿真结果显示,F-1类功放的漏极效率DE为57.2%~62.3%,功率附加效率PAE为51.8%~57.4%,饱和输出功率为39.0 dBm~40.4 dBm,增益为9.0 dBm~10.4 dBm。版图面积为3.2×1.7 mm2。
逆F类 功率附加效率 inverse class F (F-1) GaN HEMT GaN HEMT MMIC MMIC PAE
河南科技大学 电气工程学院, 河南 洛阳 471023
并联电路E类功率放大器(PA)具有结构简单和高效的优点, 因而被广泛应用。针对并联电路E类PA存在带宽较窄、效率较低的问题, 对其输出匹配网络提出了一种改进方案。采用混合式π型结构作为PA的输出匹配网络, 在较宽的工作带宽内完成了最佳阻抗与标准阻抗的转换, 有效地抑制了二次谐波分量, 提高了电路的效率。为了验证所提出理论的有效性, 基于0.25 μm GaN HEMT工艺设计了一种结构简单、高效率和高功率的单片集成E类功率放大器。版图后仿真结果表明, 在2.5～3.7 GHz工作频率范围内, 输出功率大于40 dBm, 功率附加效率为51.8%～63.1%。版图尺寸为2.4 mm×2.9 mm。
宽带匹配网络 E类 高效率 功率放大器 broadband matching network class-E high efficiency power amplifier
张盼盼 1,2,3,4,5,*罗海波 1,2,4,5鞠默然 1,2,3,4,5惠斌 1,2,4,5常铮 1,2,4,5
1 中国科学院沈阳自动化研究所，辽宁 沈阳 110016
2 中国科学院机器人与智能制造创新研究院，辽宁 沈阳 110169
3 中国科学院大学，北京 100049
4 中国科学院光电信息处理重点实验室，辽宁 沈阳 110016
5 辽宁省图像理解与视觉计算重点实验室，辽宁 沈阳 110016
为了解决Capsule网络随着输入图像增大计算量和参数数量急剧增加的问题，对Capsule网络进行了改进并将其用于SAR自动目标识别（SAR-ATR）中。基于大脑视觉皮层以层级结构以及柱状形式处理信息的机制，提出了完全实例化的思想，并运用类脑计算对Capsule网络进行了改进。具体方法是：使用多个卷积层实现层级处理，同时使用了较少的卷积核，但每一层使用的卷积核数量随着层级加深逐渐增加，使得提取的特征更加趋于抽象化；在PrimaryCaps层中，Capsule向量由最后一层卷积层输出的所有特征图构成，使得Capsule单元包含目标局部或整体的全部特征，以实现目标的完全实例化。在SAR-ATR上，将改进的Capsule网络与原Capsule网络、传统目标识别算法和基于经典卷积神经网络的目标识别算法进行对比实验。实验结果表明，改进的Capsule网络训练参数和计算量大大减少，并且训练速度得到很大提升，在SAR图像数据集上的识别准确率较Capsule网络和前两类方法分别提高了0.37和1.96~8.96个百分点。
目标识别 Capsule 网络 完全实例化 类脑计算 卷积神经网络 target recognition Capsule network complete instantiation brain-like calculation convolutional neural networks 红外与激光工程
2020, 49(5): 20201010
1 河北大学物理科学与技术学院, 河北 保定 071002
2 河北农业大学理学院, 河北 保定 071001
利用氩气作为工作气体, 采用正弦电压驱动沿面型等离子体喷枪, 在大气压空气环境中产生了均匀的等离子体羽。 电学和光学测量结果表明, 等离子体羽放电只存在于外加峰值电压的正半周期, 并且正半周期的放电脉冲个数随气体流量的增加而增加。 通过对正半周期不同位置的发光脉冲信号进行比较, 发现等离子体羽均按子弹形式传播, 其中每一个发光脉冲均对应一次等离子体子弹传播过程。 通过对比放电电流和等离子体羽的发光信号, 发现等离子体羽的发光脉冲滞后于放电电流脉冲, 且该延迟时间基本服从正态分布。 该延迟时间随着外加电压峰值及气体流量的增大而减小。 利用光纤测温仪测量了等离子体羽的气体温度, 发现气体温度随外加峰值电压的增大而升高, 随工作气体流量的增大而降低。 通过分析放电过程, 对上述现象进行了定性解释。
等离子体羽 均匀放电 等离子体子弹 气体温度 Plasma plume Uniform discharge Plasma bullet Gas temperature 光谱学与光谱分析
2017, 37(8): 2371
河北大学物理科学与技术学院, 河北省光电信息材料重点实验室, 河北 保定 071002
通过设计新型的交流电压激励的氩气等离子体射流, 在棒电极的上游与下游区域均产生了大气压非平衡态等离子体羽。 该射流与平行场射流和交叉场射流不同, 它的电场与气流方向的夹角可以在一定范围内变化。 结果表明, 随着外加电压或夹角的增加, 上游羽的长度增加而下游羽的长度减小。 利用光学和电学的方法, 研究发现随着外加电压的增加, 上下游放电脉冲的个数均增加。 利用放电的光学发射谱, 发现上游羽有Ar和OH的谱线, 而下游羽除了Ar和OH的谱线外, 还可以观察到N2的谱线。 并且下游羽的谱线强度比上游羽的略高。 基于碰撞辐射模型, 通过谱线强度比的方法研究了上下游羽的电子密度和电子激发温度。 结果表明上下游羽的电子密度随着外加电压的增加而增加。 上下游羽的电子激发温度也随着外加电压的增加而增加。 并且, 在同一外加电压时下游羽的电子密度和电子激发温度均比上游羽的高。 此外, 利用OH发射光谱研究了上下游羽的气体温度, 发现下游羽的气体温度也比上游羽的略高。
等离子体射流 等离子体羽 光学发射谱 电子密度 Plasma jet Plasma plume Optical emission spectrum Electron density 光谱学与光谱分析
2017, 37(6): 1696
1 河北大学物理科学与技术学院, 河北 保定 071002
2 河北省光电信息材料重点实验室， 河北 保定 071002
利用介质阻挡放电装置在大气压下产生了稳定的氩气等离子体羽，利用示波器对等离子体羽的外加电压、电流和发光信号进行了记录。光学诊断结果表明，等离子体羽由高速运动的等离子体子弹组成。基于碰撞辐射模型，利用300~800 nm范围的光学发射谱诊断了等离子体羽的电子密度。结果表明，电子密度随外加电压和气体流量的增大而增大，随驱动频率的增大而减小。利用光谱法对等离子体羽的振动温度和转动温度进行了研究，发现其振动温度和转动温度均随外加电压和气体流量的增大而升高，随驱动频率的增大而降低。通过分析放电电场，对以上现象进行了定性解释。
光谱学 介质阻挡放电 等离子体喷枪 等离子体子弹 发射光谱 电子密度
