- 刘佳熙;白兴智;张楠;陆海鹏;
磁性吸收剂是吸波材料的重要组成部分，其性能优化与设计一直是该领域的研究前沿。本研究结合第一性原理计算与经典电磁理论，从微观到宏观，分析原子组成结构与磁性吸收剂微波电磁参数之间的关系，实现吸收剂的跨尺度研究。采用第一性原理计算的方法，选取Fe_(15)Si、FeCo、Fe_(12)Si_2Al_2三种典型球状磁性吸收剂作为研究对象，计算得到材料的静态电磁参数。通过将朗道-利夫希茨-吉尔伯特(LLG)方程及德拜关系与有效媒质理论相结合，成功实现了0.5～18 GHz微波频段电磁参数的预测。通过与实测结果对比，验证了预测的准确性与可靠性，为磁性吸波材料的优化设计提供了理论依据。
2025年01期 v.44;No.395 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1915K] [下载次数：130 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：10 ] - 包家昕;钟小丹;崔浩;
针对传统雷达散射吸波材料存在低频性能差、重量大、环境适应性差等问题，在材料不连续处添加渐变阻抗结构可以作为一种抑制表面行波散射的方法。通过建立金属与空气分界面的电磁模型，比较了在分界面处引入渐变阻抗结构前后的雷达散射情况，分析了渐变阻抗结构对金属与空气分界面的行波散射的影响；系统地研究了宽频段内水平极化入射电磁波阻抗调制变量对表面行波散射的抑制效果，并对其规律进行了总结。电磁仿真计算结果表明：雷达散射截面在大范围的入射角度以及0.6～15 GHz的宽频段内实现了缩减，尤其是在行波散射峰值角度处，缩减效果显著，最高可达23.72 dB。该研究结果为飞机表面行波散射的抑制提供了理论依据和参考。
2025年01期 v.44;No.395 9-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1748K] [下载次数：114 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 晏金辉;叶升言;张明明;杨金培;马瑞;
为了提高配网线路缺陷感知装置的电磁信号识别距离，研究提出了基于LaCoFeO_3Co_xFe_y的电磁波吸收材料，通过脱溶策略将纳米Co_xFe_y合金颗粒均匀嵌入至钙钛矿氧化物LaCoFeO_3基体表面，能有效避免团聚效应，优化材料的电磁波吸收性能。实验结果显示，随着硝酸钴添加量的增加，材料中的Fe~0和Co~0含量降低，电导率先增加后减少，而衰减常数显著增加，雷达截面值降低。特别是，当硝酸钴添加量为0.5 mmol时，材料在10 GHz频率下的衰减常数达到143,表现出优异的电磁波吸收性能。该电磁波吸收材料可应用于配网线路缺陷感知装置中，能有效提高装置的电磁信号感应距离，对于提升电子设备性能和电磁信号识别技术具有重要意义。
2025年01期 v.44;No.395 15-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 2141K] [下载次数：59 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 冯晓雨;肖秧;房永恒;田海涛;刘宏伟;张东炎;
为了得到多量子阱(MQWs)发光二极管(LED)在正向偏压下更精确的载流子寿命和浓度分布，研究了在动态复合寿命条件下LED的MQWs载流子复合特性和分布特性。研究工作中，使用金属有机气相沉积(MOCVD)设备生长了AlGaInP/GaInP MQWs LED材料并加工为红光LED器件。利用时间分辨光谱测试了LED的载流子复合寿命。结合材料和器件结构参数建立了MQWs LED载流子计算模型，该模型使用循环迭代的方法求解MQWs区域的载流子寿命方程和载流子连续性方程。分析结果验证了载流子寿命受多种载流子复合机制的影响，且在不同正向电压和不同载流子浓度下的寿命是动态变化的。使用载流子动态寿命结果计算的LED MQWs区域的载流子浓度出现了随偏置电压先升高后降低的趋势，出现这一现象的主要原因为载流子在高注入电压条件下复合寿命快速降低。动态载流子寿命模型计算得到的量子阱载流子浓度与使用固定寿命值计算的载流子浓度结果对比表明，本文工作中的动态寿命的载流子分布计算结果更加符合实际器件的测试结果。
2025年01期 v.44;No.395 24-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1602K] [下载次数：83 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 安仲勋;范羚羚;夏恒恒;
钠离子电容器(SICs)是近些年来兴起的新型储能器件，相较于双电层电容器(EDLCs)具有更高的能量密度，相较于钠离子电池(SIBs)具有更高的功率密度，同时兼具了成本和长循环寿命优势，虽然国内外研究还处于起步阶段，但已成为电化学储能器件领域的研究热点。本文以镍铁锰酸钠(NFM)为正极，活性炭(AC)为负极，采用六氟磷酸钠(NaPF_6)/乙腈(CH_3CN)为电解液，组装了不同正/负极配比(P/N比)的钠离子电容器，研究了其在充放电、循环伏安、电化学阻抗、倍率、脉冲及循环寿命方面的性能。结果表明：NFM//AC钠离子电容器在恒电流充放电过程中表现为良好的电容性行为曲线；P/N比为2.0的钠离子电容器具有较小的内阻且综合性能最优，在0.5～2.3 V的放电比容量为39.35 F·g~(-1);在31.61 W·kg~(-1)功率密度下的能量密度可达39.45 Wh·kg~(-1),在5466.73 W·kg~(-1)功率密度下的能量密度仍有19.86 Wh·kg~(-1),10 ms脉冲测试中基于正负极活性物质和全器件的最大比功率分别为34392.45 W·kg~(-1)和7933.04 W·kg~(-1);在1.0～2.3 V电压区间循环34000圈的容量保持率为97.1%,在1.0～2.7 V电压区间循环20389圈的容量保持率为80.0%。
2025年01期 v.44;No.395 33-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 2170K] [下载次数：111 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 徐静宁;蔡飞达;张勇斌;卢铭瑞;王晗;
针对密闭空间内部状态参数的长期监测，设计了一种基于声表面波(SAW)原理的无源无线应变传感器。为解决应变测量中温度干扰的问题，提出了一种基于最小二乘法的温度补偿方法。通过微扰理论和有限元分析，对传感器的应变系数和温频系数进行了仿真计算，并对应变系数与温度的关系进行了多项式拟合，建立了应变系数对温度的补偿公式。构建了SAW应变传感器测试系统，在30,36,50和60℃条件下，测得了0～1000με范围内的频率响应。基于实验数据，确定了温度对应变系数的影响系数。将实验得到的谐振器频率代入补偿模型计算得到应变值，在30～60℃范围内实现了应变测量误差从31.2%降低至3.9%。
2025年01期 v.44;No.395 41-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 2149K] [下载次数：160 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：4 ] - 李畅;王军;
为了提高半导体器件小信号建模精度并解决优化算法易陷入局部最优解的问题，提出了一种基于改进斑马优化算法(Improved Zebra Optimization Algorithm, IZOA)的氮化镓高电子迁移率晶体管(Gallium Nitride High Electron Mobility Transistor, GaN HEMT)混合小信号建模方法。采用数学修正法和直接提取法提取小信号参数，建立初步模型，再使用改进的斑马优化算法进一步提高建模的精度。对斑马优化算法(Zebra Optimization Algorithm, ZOA)的改进主要集中在三个方面：采用混沌映射提高初始种群多样性；使用反向学习策略扩大搜索范围；使用动态概率值替代固定值平衡搜索与收敛能力。实验结果表明，IZOA将直接提取法的平均误差从3.47%降至0.19%,相比灰狼优化(Grey Wolf Optimizer, GWO)算法(平均误差0.95%)降低0.76%,较标准ZOA(平均误差0.52%)降低0.33%,验证了算法的有效性和准确性。
2025年01期 v.44;No.395 49-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 1692K] [下载次数：110 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 张胜;武禧龙;刘海;赵恩惠;乔红亮;
基于一种小型半模扇形基片集成波导谐振器，分别设计出一种单频带通滤波器和一种双频带通滤波器。首先，通过在谐振器表面引入两个径向槽，它们能够独立控制四个模式的谐振频率，实现了阻带带宽达3.3 GHz的单频滤波器。其次，在源和负载之间引入交叉枝节，从而实现了中心频率可调的双频滤波器。两种滤波器均具有传输零点，极大地提高了滤波器的带外抑制特性。最后，对双频滤波器进行了加工和测量，实测中心频率为0.94 GHz/2.1 GHz,插入损耗为1.07 dB/1.31 dB,回波损耗优于22.3 dB,与仿真结果基本吻合。
2025年01期 v.44;No.395 57-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 2228K] [下载次数：260 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 晁慧;陈思宁;陈海进;
为了减小过流对电路的损害，设计了一种用于纹波电压二次方恒定导通时间(V~2COT)控制的降压(BUCK)转换器的过流保护电路。通过调整纹波注入电路的输出波形，延长其输出信号小于反馈电压信号的时间，推迟导通信号的到来，从而降低系统开关频率。采用0.18μm的BCD(Bipolar-CMOS-DMOS)工艺完成了电路设计和仿真验证。结果表明，当限流阈值为3.9 A时，开关频率最低降为正常工作时的四分之一，相应的占空比最低为0.02。在-20～85℃的温度范围内，限流阈值最大变化了0.88%,故障排除后，恢复时间为18μs。本电路结构简单、恢复时间短，改善了传统过流保护方案恢复时间长的问题。
2025年01期 v.44;No.395 63-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 2179K] [下载次数：266 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：7 ] - 陈小钰;郑迅;倪屹;
在微处理器中，为了解决高速外部时钟源中传统的皮尔斯晶体振荡器起振时间长的问题，提出了一种自检测快起振8 MHz CMOS晶振电路。通过自启动电路到差分放大电路之间的电容建立正反馈回路，提升运算放大器的偏置电流，从而加快输出信号的响应时间。利用开关占空比整形电路完成波形整形与电平移位，实现内部集成电源到数字电源的转换。此外，为了确保晶振电路的精度和可靠性，设计了基于电容充放电与二分频电路的自检测机制，实现对频率的实时监控。电路采用90 nm 4P6M CMOS工艺制造，有效芯片面积为126μm×77μm。仿真及测试结果表明，在5 V电源电压下，电路能够在600μs内产生输出波形占空比为50.1%、频率为8 MHz的振荡信号，且工作电流为160μA。
2025年01期 v.44;No.395 71-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 2255K] [下载次数：358 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：3 ] - 王雪;张万荣;宋金达;张辉;楚尚勋;
提出了一种基于新型差分有源电感(DAI)的小面积、宽调谐范围、低相位噪声的电感-电容型压控振荡器(L_(AI)C VCO)。其中DAI主要由差分正跨导器、改进型负跨导器以及反馈电阻构成，以获得电感值的大调谐范围，且同时保持较高Q值和较低的噪声值；将DAI代替VCO中的传统无源LC谐振腔，以减小芯片面积、拓展振荡频率的可调范围、降低相位噪声；同时采用RC滤波负阻产生电路，以滤除流入L_(AI)C谐振腔的噪声电流，进一步降低VCO的相位噪声。最终，VCO获得了良好的综合性能。基于TSMC 0.18μm RF CMOS工艺，利用Cadence设计工具，对该L_(AI)C VCO进行了前仿真验证、版图绘制以及后仿真性能验证。前仿真结果表明，振荡频率可在0.48～3.24 GHz之间进行调节，即调谐百分比为148.39%;在频率偏移1 MHz处的相位噪声变化范围为-75.9～-95.4 dBc/Hz,最终获得了-165 dBc/Hz的电路优值；版图后仿真结果表明，所提出的L_(AI)C VCO电路也实现了较好的性能。
2025年01期 v.44;No.395 79-87+94页 [查看摘要][在线阅读][下载 2459K] [下载次数：126 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 王凌翔;张涛;刘劲;
针对传统带隙基准电压受运放失调电压影响较大，而无运放带隙基准电源的噪声抑制效果不佳的问题，设计了一种降低失调电压影响的高性能带隙基准电路。设计中通过改变三极管的连接方式使得该结构具有抑制失调电压的能力和更高的电源噪声抑制能力，从而提高了输出电压的精度和电源抑制比(PSRR)。同时，利用三极管基极电流的负温度高阶项对带隙输出进行低温曲率补偿，使得带隙基准电压具有极低的温度系数。该电路采用华虹宏力0.18μm BCD工艺，经过仿真验证，在电源电压为5 V时，静态工作电流约为6μA,基准输出电压约为1.27 V,温度系数为6.082×10~(-6)/℃。在10 Hz时，PSRR为-110.1 dB;在10 kHz时，PSRR为-70.9 dB。
2025年01期 v.44;No.395 88-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 1202K] [下载次数：553 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：8 ] - 杨成英;
肌电图(EMG)被公认是诊断和鉴别神经肌肉疾病必备的客观检查手段。然而，传统肌电传感器电路存在共模抑制比(CMRR)低、滤波不完整的问题，导致肌电图波动大、精度低。基于具有低失调电压、低增益漂移特性的ADI芯片AD8221放大器，以及具备低输入偏置电流、低输入失调电流以及高转换率的运算放大器TL084,设计了一款高精度的肌电图传感器采集电路。该电路利用运算放大器的特点，将微分电路和绝对值电路有效融合，实现低频(直流)滤波及全波整流功能，同时结合积分电路和低通滤波器的特征，能够滤除高频干扰信号，充分保证传感器高共模抑制比的性能。测试结果表明，电路输出的EMG信号的波形幅度示值误差小于±5%,信号幅度偏差在+2.5%～-15%,共模抑制比高达130 dB,非常适用于高精度的肌电传感器。
2025年01期 v.44;No.395 95-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 1474K] [下载次数：248 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：2 ] - 张潇;周建伟;杨云点;罗翀;栾晓东;邵祥清;李瑾;
为了提高多晶硅去除速率，从化学作用和机械作用两个方面揭示嘧啶在多晶硅表面的影响机理。一方面，X射线光电子能谱实验表明嘧啶的加入在多晶硅表面产生吸附，促进了Si-Si键的极化断裂以及Si-O键的形成，加速了多晶硅表面软质层的形成以及机械作用对其的去除。另一方面，Zeta电位、摩擦力、温度数据表明嘧啶水解产生的嘧啶阳离子降低了SiO_2磨料之间的静电斥力，导致表面间的摩擦力增大，加强了机械作用；同时温度升高加快了CMP过程中化学反应的速率，从而促进了化学反应的进行。因此，嘧啶的加入既提高了化学作用，也加强了机械作用，使多晶硅去除速率提高了约2.8倍。
2025年01期 v.44;No.395 103-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 1753K] [下载次数：67 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ]