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基于电感和变压器跨导提升技术、噪声系数为3.2 dB、带宽为9.8–30.1 GHz的CMOS低噪声放大器

陈宏尘1,朱浩慎1,吴亮2,车文荃1,薛泉1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第4期页码 586-598 doi: 10.1631/FITEE.2000510

摘要：本文通过基于电感和变压器的跨导提升技术，研制一款宽带的高性能毫米波低噪声放大器。与传统方法不同，本文提出利用电感提升跨导和变压器提升跨导相结合的方式大幅提升第一级和第二级放大器的跨导。其次，针对第二级放大器（共源级），通过引入变压器TR1，使M2的栅极和源级同时输入反相信号，从而提升M2的等效跨导。通过仿真实验，可以看到引入电感后提升了第一级放大器的等效跨导。在第二级放大器引入变压器后等效跨导随耦合系数变化，可以看到，当耦合系数为0时，等效跨导最低，随着耦合系数增大，等效跨导提升。本文提出的宽带毫米波低噪声放大器经台积电65纳米CMOS工艺流片加工。由此可见，由于采用了基于电感和变压器的跨导提升技术，该毫米波低噪声放大器在带宽、增益和噪声系数方面表现优异，适用于5G毫米波收发系统。

关键词： CMOS；跨导提升技术；低噪声放大器；变压器；共栅级

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基于变压器CMOS超宽带毫米波电路分析与设计综述 Review Articles

Yi-ming YU, Kai KANG

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第1期页码 97-115 doi: 10.1631/FITEE.1900491

摘要：总结了4种基于片上变压器结构超宽带毫米波电路的理论分析、设计方法和综合性能。其一为毫米波低噪声放大器，采用基于变压器的跨导增强和极点调谐技术；通过采用这两种技术，该电路同时实现了较大工作带宽、低噪声系数和良好功率增益。其二为毫米波注入锁定三倍频器，采用注入电流增强技术，有效拓展了倍频器的锁定带宽。进一步，采用类似注入锁定技术结合变压器高阶谐振腔方案，实现了一款超宽带毫米波注入锁定分频器。最后，介绍了一款E波段上混频器，其采用两路跨导并联结构和基于变压器的多极点负载，实现了优异线性度和较大工作带宽。

关键词：硅基集成电路；毫米波；超宽带；变压器；低噪声放大器；倍频器；分频器；混频器

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带状态反馈控制的概率布尔网络上基于互模拟的稳定性研究 Research Articles

Nan JIANG, Chi HUANG, Yao CHEN, Jürgen KURTHS

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第2期页码 268-290 doi: 10.1631/FITEE.1900447

摘要：研究具有状态反馈控制的概率布尔控制网络。为降低计算复杂度，定义一种新的互模拟概率布尔控制网络。为更好理解概率布尔控制网络之间的互模拟关系，使用一种半张量积的强大矩阵运算。由于网络稳定至关重要，考虑互模拟概率布尔控制网络之间的1-概率稳定传播，并证明可行性。如果两个概率布尔控制网络之间匹配互模拟关系，则它们的过渡阶段（实现稳定的最大步骤数）被证明相同。之后，将结果推广到概率布尔网络。

关键词：硅基集成电路；毫米波；超宽带；变压器；低噪声放大器；倍频器；分频器；混频器

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高线性度U波段功率放大器设计：新型交调点分析方法 Research Article

崔杰,李佩佩,盛卫星

《信息与电子工程前沿（英文）》 2023年第24卷第1期页码 176-186 doi: 10.1631/FITEE.2200082

摘要：功率放大器的线性度决定了通信系统的信号发射质量与系统的发射效率。非线性失真会导致系统误码、带外辐射以及临近信道干扰，严重影响着通信系统的质量和可靠性。论文从毫米波功率放大器的三阶互调点入手，对电路的非线性进行补偿。介绍了基于格罗方德（GlobalFoundries） 45 nm绝缘体硅工艺的AB类线性毫米波功率放大器（PA）的分析、设计和测试情况。设计了三种工作在U波段的基于共源共栅和三管堆叠单元结构的单端和差分堆叠功率放大器。根据非线性分析和在片测试结果对比，发现基于三管堆叠单元的设计要优于基于共源共栅单元的设计。使用单端测量方法设计的差分功率放大器在44 GHz时实现了47.2%的峰值功率附加效率（PAE）和25.2 dBm的饱和输出功率（Psat）。该放大器在44 GHz至50 GHz的工作带宽内实现了Psat高于23 dBm和峰值PAE高于25%的性能。

关键词：绝缘体硅；线性分析；毫米波；功率放大器

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用于超导纳米线单光子探测器的宽带超低温放大器 Research Article

李连鸣1,2,何龙2,吴旭1,2,牛晓康1,万超2,康琳2,3,贾小氢2,3,张蜡宝2,3,赵清源2,3,涂学凑2,3

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第12期页码 1551-1684 doi: 10.1631/FITEE.2100525

摘要：为有效读出超导纳米线单光子探测器（SNSPD）输出信号，提出一种基于0.13 μm SiGe BiCMOS工艺的低功耗无电感宽带差分超低温放大器。为解决缺少超低温器件精确模型的问题，结合并联—并联反馈和电容耦合超低温放大器结构，通过详细理论分析和仿真，确定了放大器增益与电路可调设计参数间的关系，提高了设计和优化的灵活性，从而实现所需增益。为实现工作频率范围内端口阻抗平坦特性，采用RC并联补偿结构，有效提高了放大器闭环稳定性，并可抑制放大器过冲问题。给出室温（300 K）和低温（4.2 K）下S参数和瞬态性能测试结果。在良好输入输出阻抗匹配下，该放大器在300 K温度下3 dB带宽为1.13 GHz，增益为21 dB。在4.2 K温度下，该放大器增益可在15～24 dB范围内调节，其3 dB带宽为120 kHz～1.3 GHz，功耗仅3.1 mW。去除芯片外围焊盘，该超低温放大器芯片核心面积仅为0.073 mm2。

关键词：超低温放大器；宽带放大器；超导纳米线单光子探测器

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基于有源耦合矩阵的一种微带直接耦合式滤波放大器 Research Articles

高杨1,张帆2,乔莹莹1,臧家伟3,李磊1,商小邦4

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第9期页码 1260-1269 doi: 10.1631/FITEE.2000292

摘要：提出一种基于有源耦合矩阵的微带集成滤波放大器的设计理论。通过消除匹配结构，微带滤波器可直接与放大器耦合，同时实现滤波和匹配功能。通过引入附加的行和列表示有源晶体管，该放大器的拓扑结构可用耦合矩阵综合和表达。该有源耦合矩阵可用于计算S参数（回波损耗和增益）和集成器件的初始物理尺寸。由于微带线易加工、低成本、易于与有源器件集成等优点，本文设计、加工并测量了基于微带线工艺的X波段放大器。

关键词：放大器；滤波–放大器集成；微带线；耦合矩阵

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面向大规模MIMO系统的高效功率放大器及其线性化技术综述 Review Articles

Xin LIU, Guan-sheng LV, De-han WANG, Wen-hua CHEN, Fadhel M. GHANNOUCHI

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第1期页码 72-96 doi: 10.1631/FITEE.1900467

摘要：为适应数据传输速率的爆炸性增长以及大规模多输入多输出（mMIMO）技术的应用，业界开发了高效率功率放大器（PA）和相关线性化技术。本文根据5G系统的两个核心频段——sub-6 GHz和毫米波（mmWave）——的特点，对高效率集成化的Doherty功放单片微波集成电路（MMIC）和线性化技术进行了综述，比较和分析了不同半导体工艺和架构下的高效功放设计思路此外，数字预失真线性化技术需要发展，以适应大规模MIMO系统，并且需要一些创新的线性增强技术来同时提高补偿精度和降低功耗。

关键词：高效节能；线性化；大规模多输入多输出（mMIMO）；单片微波集成电路（MMIC）；功率放大器

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17–26.5 GHz 42.5 dBm宽带高效率GaN功率放大器设计 Correspondences

黎明1,2,李智群1,3,郑权2,蔺兰峰2,陶洪琪2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第2期页码 346-350 doi: 10.1631/FITEE.2000513

摘要：提出一种在微波频段具有宽带、高效率的氮化镓（GaN）功率放大器。该功率放大器采用0.15 μm栅长GaN-HEMT工艺，其工作频段可以覆盖整个K频段，即17–26.5 GHz。为获得更好的输出功率和功率附加效率（PAE），根据晶体管的性能，设计了最优前后级驱动比和最佳晶体管尺寸，并采用宽带低损耗电路拓扑结构，实现宽带高效率设计。同时，将谐波控制结构巧妙地集成到驱动级匹配电路中，提升高频效率，确保整个频段内获得较高功率附加效率。该功率放大器采用三级放大拓扑结构，在连续波条件下，测试结果表明，在17–26.5 GHz频带范围内饱和输出功率超过42.5 dBm，平均PAE为30%，在19.8 GHz时PAE达到最大，为32.1%，

关键词： K波段；高效率；宽带；氮化镓（GaN）；功率放大器

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一种扩展非对称Doherty功率放大器输出功率回退范围的新方法 Research Article

李明玉1,程小兵1,代志江1,钟康1,蔡天赋1,黄超意2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2023年第24卷第3期页码 470-479 doi: 10.1631/FITEE.2200250

摘要：提出一种扩展Doherty功率放大器（DPA）输出功率回退（OPBO）范围的新方法。研究表明，可以通过峰值路功放的输出阻抗来调整和改变载波功率放大器输出匹配网络的相位，来扩大DPA的输出功率回退量。

关键词： Doherty功率放大器；输出功率回退；输出阻抗；网络相位

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高效节能计算的跨层设计：为实现每瓦特电力每秒千万亿次运算 Perspectives

Xiaobo Sharon HU, Michael NIEMIER

《信息与电子工程前沿（英文）》 2018年第19卷第10期页码 1209-1223 doi: 10.1631/FITEE.1800466

摘要：由于基于摩尔定律的器件缩小及其性能增长趋势正在放缓，实现快速和高效节能信息处理的新技术和计算模型越来越被关注。与此同时，越来越多证据表明，对于传统布尔电路和冯诺依曼处理器，超CMOS器件很难与CMOS技术竞争。为充分发挥超CMOS器件的优势，从器件到电路到体系结架再到算法的跨层设计工作不可或缺。在此背景下，本文研究了嵌入式应用中的高性能神经网络加速器，重点阐述了基于非传统器件技术、电路样式到架构的跨层工作的几种深度神经网络加速器的设计，介绍了应用级基准验证研究工作。讨论表明，跨层设计工作的确可以在实现极大规模高效节能处理方面带来数量级的改进。

关键词：摩尔定律；高效节能技术；神经网络加速器；超CMOS器件

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一种用于工业级荧光光纤温度传感器的栅控双向静电放电器件的设计与优化 Research Article

汪洋1,金湘亮1,杨健1,严峰1,刘煜杰1,彭艳2,罗均2,杨军3

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第1期页码 158-170 doi: 10.1631/FITEE.2000504

摘要：工业级荧光光纤温度传感器读出电路的I/O引脚需要片上集成高性能静电放电（ESD）保护器件。采用0.18 μm标准BCD工艺制造的基本N型埋层栅控可控硅（NBL-GCSCR）失效等级难以满足需求。因此，基于相同半导体工艺，提出片上集成新型高失效等级深N阱栅控可控硅（DNW-GCSCR）以有效解决上述问题。采用技术计算机辅助设计（TCAD）仿真分析器件特性。

关键词：静电击穿；半导体器件可靠性；CMOS工艺

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活塞驱动变压吸附反应器的模型化

胡鸣,周兴贵,顾峥,袁渭康

《中国工程科学》 2001年第3卷第12期页码 52-57

摘要：

建立了活塞驱动的快速变压吸附反应器模型，根据气缸与床层相通时压力、浓度和流率的连续性要求，提出了模型的边界条件。以2A↔B+C为反应体系，其中C为易吸附组分，A、B为不吸附组分，利用动态模拟软件gPROMS模拟考察了反应器长度、周期长度、活塞运动速率、产品收集速率和基础压力对反应性能和分离性能的影响。

关键词：变压吸附反应器变压吸附多功能反应器动态模拟

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发酵过程多水平问题及其生物反应器装置技术研究——基于过程参数相关的发酵过程优化与放大技术

张嗣良

《中国工程科学》 2001年第3卷第8期页码 37-45

摘要：

回顾了发酵过程优化与放大所依据的基本思想和方法，认为采用以动力学为基础的最佳工艺控制点为依据的静态操作方法，实质上只是化学工程宏观动力学概念在发酵工程上的延伸，往往忽视细胞代谢流的存在。以细胞代谢流的分析与控制为核心的生物反应工程学的观点，通过实验研究，提出了基于参数相关的发酵过程多水平问题研究的优化技术和发酵过程多参数调整的放大技术。随着过程传感技术和计算机技术的发展，设计了一种定型为FUS-50L（A）的新概念生物反应器。这种新型生物反应器是以物料流检测为手段，过程优化与放大为目标，成功地应用在青霉素、红霉素、金霉素、肌苷、鸟苷发酵和Pichia酵母表达系统的基因工程人血清白蛋白（rh-SA）、疟疾疫苗等高密度高表达培养，大幅度提高发酵水平，并直接放大到几百升，甚至100 m³以上生产规模发酵罐。

关键词：生物反应器发酵优化放大

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线性人脸对象类模型的匹配提升技术

付昀,郑南宁

《中国工程科学》 2005年第7卷第2期页码 47-56

摘要：

针对真实感人脸模型匹配的细节控制和稳健创建问题，提出了线性人脸对象类模型的匹配提升技术。基于非统一抽样(NUS)的动态高斯金字塔分析(DGPA)方法，结合不等概率抽样和整群抽样策略，自适应地动态调整每级高斯金字塔图像的抽样分布，利用最优化算法由粗到精的计算全局近似最优解，获得精确的模型匹配随机梯度下降的线性相关性扰动(CD-SGD)和学习率自适应(ALR)技术，提高了模型匹配的准确性和收敛速度。以MPI和AI&R人像库为测试样本，主观与客观评价的实验结果验证了该模型匹配提升技术的有效性。

关键词：人脸建模模型匹配随机梯度下降非统一抽样多分辨率分析

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船舶动力与传动装置振动控制技术发展研究

谢溪凌,董广明 ,林枫 ,张志谊 ,闻雪友

《中国工程科学》 2022年第24卷第6期页码 193-202 doi: 10.15302/J-SSCAE-2022.06.018

摘要： ">2]；其中，船舶水下辐射噪声直接关系到船舶声学性能、海洋环境保护、绿色船舶发展水平，相应的船舶低噪声推进技术一直是重点需求和难点问题 [提升船舶低噪声推进技术，对海洋运载装备发展起到重要的推动作用。

船舶推进系统在运转过程中不可避免地产生振动，如船舶主机运转产生的激励力、螺旋桨在艉部伴流场中运转产生的脉动力等。展弦比对压气机跨音级性能的影响 [J]‍. 工程热物理学报 , 2022 , 43 3 : 638 ‒ 646 ‍.">23]。提升船舶低噪声设计水平和深入理解动力与传动装置的振动噪声机理密不可分。，加快关键技术攻关与转化应用，为我国船舶低噪声推进系统设计提供坚实的支撑。

关键词：动力与传动装置；振动声辐射；低噪声推进；振动控制

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基于电感和变压器跨导提升技术、噪声系数为3.2 dB、带宽为9.8–30.1 GHz的CMOS低噪声放大器

陈宏尘1,朱浩慎1,吴亮2,车文荃1,薛泉1

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基于变压器CMOS超宽带毫米波电路分析与设计综述

Yi-ming YU, Kai KANG

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带状态反馈控制的概率布尔网络上基于互模拟的稳定性研究

Nan JIANG, Chi HUANG, Yao CHEN, Jürgen KURTHS

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