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期刊论文 15

年份

2023 3

2022 1

2021 4

2020 2

2017 1

2015 1

2013 1

2009 1

2006 1

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关键词

CMOS；跨导提升技术；低噪声放大器；变压器；共栅级 1

Doherty功率放大器；输出功率回退；输出阻抗；网络相位 1

K波段；高效率；宽带；氮化镓（GaN）；功率放大器 1

分布柔度簧片 1

微立体光固化 1

放大器；滤波–放大器集成；微带线；耦合矩阵 1

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 1

精密增材制造 1

纳米定位 1

纳米定位；柔顺导向；大行程；音圈电机；洛伦兹力驱动器 1

绝缘体硅；线性分析；毫米波；功率放大器 1

超低温放大器；宽带放大器；超导纳米线单光子探测器 1

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 1

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检索范围：

排序：展示方式：

Experimental Study on the Piezoelectric Prestage Driver of Electrohydraulic Servo Valves

CHENG Guang-ming, SHEN Chuan-liang, YANG Zhi-gang

《机械工程前沿（英文）》 2006年第1卷第1期页码 56-59 doi: 10.1007/s11465-005-0017-4

摘要：

A piezoelectric actuated prestage driver of hydraulic servo valves for the low-frequency response of electrohydraulic servo valve electromagnetic prestage driver was presented. The new driver was driven by piezoelectric multilayer actuators. The displacement of a piezoelectric multilayer actuator was amplified by a flexure-hinged amplifier based on the principles of triangle amplification. Static and dynamic characteristics were tested on the model machine. The characteristics of good linearity, high resolution, and high-frequency response were approved. The natural frequency reached 1.201 kHz using finite element analysis, and the practice measurement result was 1 kHz.

关键词： flexure-hinged amplifier kHz amplification high-frequency electromagnetic

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Robust control of

Xueyan TANG, I-Ming CHEN

《机械工程前沿（英文）》 2009年第4卷第1期页码 25-34 doi: 10.1007/s11465-009-0004-2

摘要： This article describes the development of an flexure-based micromanipulator, with the features of decoupled kinematic structure, large motion range, high positioning precision, and fast response. The large motion range of flexure mechanisms is quantified by a given definition. Based on the given definition, large motion is achieved in the mechanical design of the -flexure parallel mechanism (FPM). To ensure high positioning precision and fast dynamic response, a hybrid control algorithm with both position control and vibration control are designed, using the H -theory. The controller strongly solves the three common problems of flexure mechanisms simultaneously, including unmodeled uncertainties, the external disturbances and vibration caused by inherent low damping.

关键词： robust control flexure mechanisms flexure-based micromanipulator

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面向精密增材制造的大范围柔性伺服系统

Zhen Zhang, Peng Yan, Guangbo Hao

《工程（英文）》 2017年第3卷第5期页码 708-715 doi: 10.1016/J.ENG.2017.05.020

摘要：

本文主要介绍可用于微立体光固化（MSL）工艺的基于分布柔度簧片的大范围柔性纳米伺服系统的设计、开发和控制。作为这一高精度工艺的使能技术，本文设计了一种兼具毫米级运动行程和纳米级运动精度的紧凑型台式柔性纳米运动系统。由于在运行中无需装配和维护，这种柔性运动系统非常适合苛刻的操作条件。从机械设计的角度来看，镜像对称布局和适当的冗余约束对于抑制寄生运动至关重要。本文对此系统进行了详细的有限元分析（FEA），分析结果表面系统具有满意的机械特征。通过纳米运动系统的动力学模型辨识，本文设计了实时控制策略，并将其应用在一体加工的原型系统中。实验验证了面向MSL 工艺过程的轨迹跟踪性能。所提出的纳米伺服运动系统具有毫米级的工作范围，圆轨迹跟踪误差约为80 nm（均方根值）。

关键词：精密增材制造微立体光固化纳米定位分布柔度簧片

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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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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。基于此理论，设计了一个工作频带为1.55—2.2 GHz（35%相对带宽）、具有大输出功率回退范围的高效率非对称DPA，通过这一例子来验证所提方法的有效性。实验结果表明，DPA工作频率为1.6—2.1 GHz。OPBO状态下测量效率范围为42.2%—52.1%，饱和状态下为47%—62.7%。OPBO范围为11.1—13.2 dB。

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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Analysis of stiffness and flexural strength of a reinforced concrete beam using an invented reinforcement system

Nazim Abdul NARIMAN, Martin HUSEK, Ilham Ibrahim MOHAMMAD, Kaywan Othman AHMED, Diyako DILSHAD, Ibrahim KHIDR

《结构与土木工程前沿（英文）》 2021年第15卷第2期页码 378-389 doi: 10.1007/s11709-021-0706-z

摘要： In this study, we conducted experimental tests on two specimens of reinforced concrete beams using a three-point bending test to optimize the flexure and stiffness designs. The first specimen is a reinforced concrete beam with an ordinary reinforcement, and the second specimen has an invented reinforcement system that consists of an ordinary reinforcement in addition to three additional bracings using steel bars and steel plates. The results of the flexure test were collected and analyzed, and the flexural strength, the rate of damage during bending, and the stiffness were determined. Finite element modeling was applied for both specimens using the LS-DYNA program, and the simulation results of the flexure test for the same outputs were determined. The results of the experimental tests showed that the flexural strength of the invented reinforcement system was significantly enhanced by 15.5% compared to the ordinary system. Moreover, the flexural cracks decreased to a significant extent, manifesting extremely small and narrow cracks in the flexure spread along the bottom face of the concrete. In addition, the maximum deflection for the invented reinforced concrete beam decreased to 1/3 compared to that of an ordinary reinforced concrete beam. The results were verified through numerical simulations, which demonstrated excellent similarities between the flexural failure and the stiffness of the beam. The invented reinforcement system exhibited a high capability in boosting the flexure design and stiffness.

关键词： three-point flexure test softening stage flexural crack flexural strain

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A modular design kit for task-adaptable low-cost robots based on BaPaMan design

G. BORCHERT, C. L?CHTE, G. CARBONE, A. RAATZ

《机械工程前沿（英文）》 2013年第8卷第1期页码 33-41 doi: 10.1007/s11465-013-0356-5

摘要：

This paper discusses the redesign of a binary parallel manipulator named BaPaMan (Binary Actuated Parallel Manipulator). The aim of this work is the improvement of the structures stiffness of BaPaMan. Additionally this paper shows the implementation of a construction kit which allows task-adaptation of low-cost robots based on the BaPaMan structure. BaPaMan is a three degree of freedom (DOF) spatial parallel robot which comprises flexure hinges and Shape Memory Alloy (SMA) actuators to achieve a low-cost design, well suited for easy operation applications. Measurements have shown that this comes at the cost of poor structural stiffness and end effector accuracy. To counter these issues BaPaMan2 and BaPaMan3 have been developed and are elaborated within this work. During the design phase, an empirical FEA is used to improve the flexure hinge performance, which analyses relations between several design parameters and the stiffness of the entire system. Finally, task-adaptation is achieved by using a design methodology and a parametric CAD model for BaPaMan. Besides the paper introduces first applications of the BaPaMan structure and shows future work.

关键词： binary actuation flexure hinges SMA actuators low-cost design kit task-adaptation

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以电子方式提升洛伦兹力驱动器的大行程纳米定位精度 Research Article

Bimal Jeet GOTEEA,张前军,董为

《信息与电子工程前沿（英文）》 2023年第24卷第7期页码 1080-1092 doi: 10.1631/FITEE.2200255

摘要：本文展现了一种基于洛伦兹力驱动器和柔顺导向的精密厘米级定位器。通过使用一个额外的数模转换器（DAC）和运算放大器（op amp）电路，以及合适的控制器将定位精度提高到纳米级。首先，基于柔顺导向模型的刚度为驱动器设计了恰当的线圈。然后通过有限元分析（FEA）验证了柔顺机构和驱动器的性能。基于此，提出一种通过电子方式提升定位性能的方法及控制方案。最后，构建了原理样机并对其性能进行评估。该定位器的特色在于其在10 mm行程内实现10 nm分辨率。所提出的方案可以拓展适用于其他同类型系统。

关键词：纳米定位；柔顺导向；大行程；音圈电机；洛伦兹力驱动器

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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。由于5G协议尚未最终确定，大规模MIMO系统中的功放规范仍在考虑中，有必要研究新的设计方法以进一步提高其效率和线性性能。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%，输出功率平坦度优于1.0 dB。该芯片结构紧凑，面积仅为4.2 mm×3.0 mm，可广泛应用于收发组件、无线通信、电子测量仪器等领域。

关键词： K波段；高效率；宽带；氮化镓（GaN）；功率放大器

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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。该集成设计方法有效降低了电磁波损耗，并且使器件结构更为紧凑。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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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：近年来，由于大量毫米波无线应用的产生，具有更强通用性的宽带毫米波电路和系统引起广泛关注。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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Multi-stage dual replica bit-line delay technique for process-variation-robust timing of lowvoltageSRAMsense amplifier

Shou-biao TAN,Wen-juan LU,Chun-yu PENG,Zheng-ping LI,You-wu TAO,Jun-ning CHEN

《信息与电子工程前沿（英文）》 2015年第16卷第8期页码 700-706 doi: 10.1631/FITEE.1400439

摘要： A multi-stage dual replica bit-line delay (MDRBD) technique is proposed for reducing access time by suppressing the sense-amplifier enable (SAE) timing variation of low voltage static random-access memory (SRAM) applications. Compared with the traditional technique, this strategy, using statistical theory, reduces the timing variation by using multi-stage ideas, meanwhile doubling the replica bit-line (RBL) capacitance and discharge path simultaneously in each stage. At a supply voltage of 0.6 V, the simulation results show that the standard deviations of the SAE timing and cycle time with the proposed technique are 69.2% and 47.2%, respectively, smaller than that with a conventional RBL delay technique in TSMC 65 nm CMOS technology (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Taiwan).

关键词： Process-variation-robust Sense amplifier (SA) Replica bit-line (RBL) delay Timing variation

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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：随着第五代移动通信系统（5G）的到来，毫米波收发系统预期将陆续在世界范围内大规模商用部署。对于接收机来说，最关键的指标是要保持较高信噪比。因此，位于接收机前端的第一个有源模块——低噪声放大器——起着非常关键的作用。但是，当频率上升到毫米波段时，由于寄生效应影响变大，高性能的宽带低噪声放大器设计面临着诸多挑战。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。使用台积电（TSMC）65 nm CMOS工艺流片并测试，这款低噪声放大器最低噪声系数仅为3.2 dB，带宽高达20.3 GHz，适用于5G毫米波收发系统。利用共栅放大器(M1)和共源放大器（M2）级联构成完整的低噪声放大器。第一级选择共栅级是因为共栅放大器的输入阻抗低，易于实现宽带的输入匹配。但是，由于单纯的一级放大器增益不够，所以级联一个共源级作为第二级放大器提高增益。在低噪声放大器中，较高的增益通常需要更大功耗来实现，因此增益和功耗在实际设计中需要折中。但是，通过引入跨导提升技术，可以使得等效跨导Gm等于(1+A)gm，其中A是提升因子，gm是晶体管固有的跨导。如此，在同样功耗（gm）下，引入跨导提升技术可取得更高增益（Gm）；反之，对于相同增益（Gm），引入跨导提升技术后只需要更小功耗（gm）。然而，传统的跨导提升方法，即通过有源反馈实现，会引入大量噪声。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。首先通过在第一级放大器（共栅级）加入栅极电感Lg，使Lg与晶体管M1的寄生电容在高频处谐振，从而提升M1的等效跨导。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。去除测试PAD后的芯片面积仅为0.1 μm2。该低噪声放大器采用在片测试方法测试。其中，S参数由德国R&S公司生成的ZVA67矢量网络分析仪测试。噪声系数由带有噪声系数测试选件K30的FSW67频谱分析仪和Noisecom公司的噪声源NC346V测试。测试结果表明，低噪声放大器最大增益为10.9 dB，3 dB带宽从9.8 GHz到30.1 GHz，高达20.3 GHz，并且输入匹配良好。另外，噪声系数最低仅为3.2 dB，且在整个3 dB带宽内低于5.7 dB。此外，整体功耗仅为15.6 mW。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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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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标题作者时间类型操作

Experimental Study on the Piezoelectric Prestage Driver of Electrohydraulic Servo Valves

CHENG Guang-ming, SHEN Chuan-liang, YANG Zhi-gang

期刊论文

Robust control of

Xueyan TANG, I-Ming CHEN

期刊论文

面向精密增材制造的大范围柔性伺服系统

Zhen Zhang, Peng Yan, Guangbo Hao

期刊论文