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面向日益復雜多樣的電子產品應用場景，電子設備的小型化進程不斷加快，對于高集成、多模式、多功能的芯片需求飛速高漲。本項研究成果針對生物醫療電子、個人無線體域網、近距離無感支付、車載定位、戰場實時感知、無人機導航等應用需求，提出一種超寬帶無線通信兼具FMCW雷達測距的復合型收發機創新性結構。收發機采用超寬帶射頻調頻+可再生型鑒頻技術，實現通信及雷達的共架構方案；提出多相中頻時差測距機理，將分辨率提高2個數量級，達到mm級精確測距，動態范圍擴大4倍；射頻前端基于電流共享技術，實現射頻振蕩器+功放、低噪放+鑒頻+混頻的一體化實現，系統功耗優化40%；提出子載波發生器+頻率校正環路的數字化復用結構，發射機可半數字化實現，從而得到一款支持無線數據傳輸、時差/頻差/相差雷達測距的極低功耗復用型收發芯片。 圖1.研制的通信+雷達集成收發機芯片顯微照片

（一）項目背景 當前以硅、砷化鎵為代表的第一和二代半導體接近其物理極限，以氮化鎵、碳化硅為代表的第三代半導體是當前國際競爭熱點，也是我國發展自主核心半導體產業、實現換道超車的難得機遇。氮化鎵（GaN）特別適合制作高頻、高效、高溫、高壓的大功率微波器件，是下一代通信、雷達、制導等電子裝備向更大功率、更高頻率、更小體積和抗惡劣環境（高溫抗輻照）方向發展的關鍵技術。 目前氮化鎵基射頻器件已接近于商用，需解決從走出實驗室到小量中試的最后“1 公里”，重點攻克其在可靠性工藝和量產穩定性的瓶頸。 以氮化鎵、碳化硅為代表的第三代半導體是當前國際競爭熱點，也是我國發展自主核心半導體產業、實現換道超車的難得機遇。 半導體作為信息時代的“糧食”，將成為 5G 基建、特高壓、城際高鐵和城際軌道交通、新能源汽車充電樁、大數據中心、人工智能、工業互聯網等“新基建”七大領域發展的支柱性產業。而氮化鎵為代表的寬禁帶半導體先進電子器件，憑借其高效、高壓、高溫等優勢，將在“新基建”中大放異彩，可以彌補傳統半導體器件的技術瓶頸，滿足更高性能器件要求。 （二）項目簡介 5G 要求更高的數據傳輸速率，發射機的效率會出現指數級的下降。這種下降可以使用包絡跟蹤技術來修復，該技術已經在較新的 4G/LTE 基站以及蜂窩電話中采用。基站中的包絡跟蹤需要高速，高功率和高電壓，這些只有使用 GaN 技術才能實現。諸如 GaN 助力運營商和基站 OEM 等實現了 5Gsub-6-GHz 和 mmWave 大規模 MIMO 的目標。 GaN 可以說為 5Gsub-6-GHz 大規模 MIMO 基站應用提供了眾多優勢：1、在 3.5GHz 及以上頻率下表現良好，對比其他產品優勢明顯。2、GaN 的特性能轉化為高輸出功率，寬帶寬和高效率。采用 DohertyPA 配置的 GaN 在 100W 輸出功率下的平均效率達到 50%至 60%，明顯降低了發射功耗。3、在高頻和寬帶寬下的效率意味著大規模 MIMO 系統可以更緊湊。4、可在較高的工作溫度下可靠運行，這意味著它可以使用更小的散熱器。 根據 Strategy Analytics 的數據，預計 5G 移動連接將從 2019 年的 500 萬增長到 2023 年的近 6 億。所以需求還將不斷上漲。 根據Strategy Analytics的數據，預計5G移動連接將從2019年的500萬增長到2023年的近6億。所以需求還將不斷上漲。 Efficient Power Conversion 的首席執行官兼聯合創始人Alex Lidow 討論5G時也說道：“基站中的包絡跟蹤需要高速，高功率和高電壓，這些只有使用GaN技術才能實現。根據Yole Development公司發布的2018年度報告數據顯示，隨著全球整體數據流量的激增，我國5G產業將迎來大規模的需求增長。預計到2022年，我國5G基站規模將達到千億市場，5G基站數量將達百萬個。所以未來氮化鎵基射頻器件是5G通信基站收發端的核心。 氮化鎵基射頻器件是華為和中興發展 5G 通信產業的核心器件，西安電子科技大學氮化鎵射頻器件研究團隊自 2016 年起就與華為西安研究所、中興西安研究所等國內主流5G通信公司協同攻關開展氮化鎵基射頻器件的研究，目前承擔的流片服務項目合計約 500 萬元。 2017 年，西安電子科技大學與西安市高新區、西電電氣集團等聯合成立“陜西半導體先導技術中心”，中心致力于推動陜西第三代半導體產業發展，促進以氮化鎵為代表的射頻器件、功率器件等加速產業化，2019 年團隊向陜西半導體先導技術中心轉讓專利 35 項，作價 2000 萬元，雙方正在聯合推進搭建第三代半導體中試平臺，平臺將會立足西安，服務全國，提升氮化鎵基射頻器件量產工藝可靠性，實現相關技術成果轉化。 （三）關鍵技術 本項目由西安電子科技大學作為技術攻關的主要單位，制定技術路線，保障國家重大科技專項“高效 GaN 微波功率器件及可靠性研究”和“5G 移動通信 GaN 芯片可靠性機理研究”研究，與華為和中興聯合開展工程合作項目實施，加快解決器件工藝可靠性工程問題，重點開展氮化鎵微波功率與太赫茲器件工程技術研究，突破高性能低缺陷外延材料生長、高效率高可靠氮化鎵微波功率器件工藝技術等關鍵瓶頸問題，協助規模量產高效率 S-Ku 波段典型氮化鎵功率器件和模塊、5G 基站核心射頻模塊。

一、產品簡介     本實驗系統覆蓋了光纖光學、 光纖通信和光纖傳感器等相關領域。是學生學習并了解光纖傳輸信息和光纖傳感信息的基本原理和相關技術的基礎實驗設備，通過實驗掌握相關的基本原理和基本操作，為以后的學習奠定堅實的基礎。涉及的專業：信息類專業、通信專業、光學專業、物理專業、計量測試專業和儀器科學專業等。 二、實驗內容 光纖光學基本知識 1）光纖激光器與光纖的耦合實驗； 2）光纖傳輸損耗性質及測量實驗； 3）光纖數值孔徑（NA）測量實驗； 半導體激光器特性實驗 1）半導體激光器閾值實驗； 2）半導體激光器效率、串聯電阻和背光電流的測量； 3）半導體激光器的調制特性實驗； 4） 半導體激光器的結發熱效應實驗； 光纖無源器件 1）光纖轉換器測試實驗； 2）光纖變換器測試實驗； 3）光纖耦合器測試實驗； 4）光纖隔離器特性測試實驗； 5）波分復用器和解復用器測試實驗； 6）可調光纖衰減器測試實驗； 7）光纖機械光開關特性測試實驗； 光纖傳感實驗 1）M-Z光纖干涉實驗； 2）光纖溫度傳感實驗； 3）光纖壓力傳感實驗； 光纖通信實驗 1）多模光纖特性測量； 2）單模光纖特性測量； 3）法蘭盤特性測量； 4）衰減器特性測量； 5）光分路器特性測量； 6）光波分復用器特性測量； 7）回波反損測量； 8）光波長測量； 9）擾模器制作； 10）PI特性測量； 11）光源穩定性測量； 12）模擬信號光調制； 13）模擬信號光接收； 14）圖像信號傳輸； 15）CMI碼型變換實驗； 16）接收定時恢復電路實驗； 17）消光比測量； 18）加擾碼實驗； 19）5B6B碼型變換實驗； 20）光時域反射測試儀； 21）CDMA擴頻調制解調實驗； 22）AMI／HDB3終端接口實驗； 23）同步數據接口實驗； 24）異步數據接口實驗； 25）CMI傳輸系統測試； 26）5B6B線路編碼通信系統綜合測試； 27）CDMA傳輸系統測試； 28）在線誤碼測試； 29）計算機數據傳輸系統測試； 30）光纖傳輸系統抗干擾性能測量； 31）同步數據通信系統測試； 6、智能語音光纖通信設計實驗 本實驗主要涉及語音識別，光纖通信，和智能燈控三部分，利用語音識別電路將語音口令轉化為電信號，信號通過遠距離數據傳輸的光纖發送給主控電路，最終主控電路根據解析出的口令來實現控制LED燈的開關、亮度的切換以及顏色的切換。本實驗實現了聲音信號-電信號-光信號-電信號的一個數據傳輸與轉化的過程，通過本實驗，能夠讓學生進一步學習聲光電的數字傳輸與轉化應用，以及光纖通信的優勢。  三、實驗配置參數 1、 激光器波長：650±20nm， 功率：≤5mw，輸出端口：FC/PC ； 1310/1550±20nm，功率：1-2.5mw，連續可調；輸出端口：FC/PC； 2、可見光功率探頭：中心波長：650nm，最大輸入功率5.5mw； 3、紅外探頭：響應波長范圍：800-1700nm； 最大輸入功率：4mw，校準波長：1550nm/1310nm； 4、光纖數值孔徑參數：多模光纖跳線：纖芯直徑62.5um；長：1米； 5光纖機械光開關：插入損耗：1310/1550  P1→P2 0.56/0.54 dB ，P1→P3 0.53/0.47 dB ;回波損耗＞50dB ；開關速度：≦8ms ； 6、高隔離度光纖隔離器：最大插入損耗：0.35dB ；回波損耗：≧50dB ；隔離度：≧30dB ； 7、光纖耦合器：分光比：50% : 50% ；最大插入損耗1310/1550: 3.3dB ; 8、光纖波分復用器：隔離度：1310nm ：31.8% ；1550nm ：34%；插入損耗：1310nm ：0.30%；1550nm ：0.34% ； 9、光纖可調衰減器：0-30db可調； 10、光纖溫度傳感器：測溫范圍：-40°~260°，精度1%； 11、光檢測靈敏度高，實際測試指標約-40dBm； 12、可建立臨時應急通信系統（點對點距離大于50公里），可傳輸PCM電話、同步數據（速率：2.048Mbps），計算機數據、模擬圖像等業務。 13、語音識別/聲控芯片：內置單聲道mono 16-bit A/D 模數轉換；內置雙聲道stereo 16-bit D/A 數模轉換；內置 20mW 雙聲道耳機放大器輸出；內置 550mW 單聲道揚聲器放大器輸出；支持并行接口或者 SPI 接口；內置鎖相電路 PLL，輸入主控時鐘頻率為 2MHz - 34MHz；工作電壓：(VDD: for internal core) 3.3V；48pin 的 QFN 7*7 標準封裝；省電模式耗電：1uA； 14、TF卡(MICRO SD 卡)：存儲空間512M； 15、喇叭：直徑5CM；負載電阻8歐；額定功率1W；厚度1.1CM ； 16、麥克風：3.5mm迷你麥克風；靈敏度52DB； 17、光纖收發器：額定電壓:DC 5V; 物理接口：DB9串口接口與SC接頭；RS-232數據傳輸速率： DC-250Kbps； 18、單模光纖跳線：接口：SC-SC單模光纖跳線；類型：單模；工作波長：1310-1550nm；纖芯直徑：9μm。 四、實驗目的 1、了解光連接器及其原理、種類，實驗操作進行連接器參數測量； 2、掌握光纖偏振控制器工作原理，實驗操作單模光纖偏振狀態控制； 3、了解光纖耦合器用途及其性能參數，實驗操作測量耦合器特性參數測量； 4、了解光纖隔離器用途及其性能參數，實驗操作光纖隔離器特性參數測量； 5、了解光纖光開關用途及其性能參數，實驗操作光纖光開關特性參數測量； 6、了解光波分復用器（WDM）原理與意義，操作雙波長波分復用（WDM）原理性實驗； 7、實現聲音信號-電信號-光信號-電信號的一個數據傳輸與轉化的過程，通過本實驗，能夠讓學生進一步學習聲光電的數字傳輸與轉化應用，以及光纖通信的優勢。

中信科移動公司作為中國信科本次5G產業落地湖北的實施主體，是2018年武漢郵科院與電信科研院融合重組成立中國信科集團后，整合武漢北京兩地無線通信科技產業資源，于2020年10月重組成立的無線通信核心骨干企業。

北京華視恒通信息技術有限公司是智慧媒體數字信息化領域產品開發與系統解決方案品牌供應商，專注于為教育、廣播電視、事業單位、企業提供智慧教育、智慧媒體、虛擬現實等領域系統集成、產品開發以及技術服務。 公司自主研發產品通過了國家權威機構嚴格的測試認證，通過ISO9001國際質量管理體系認證。公司擁有高新技術企業和軟件企業認證。 公司提供完全自主知識產權的高科技產品，以科技創造財富，以實力創造品牌，已經成為教育信息系統的專業品牌設備提供商，專業解決方案提供商和服務商，為客戶提供專業的解決方案和運維服務。 公司產品主要包括：虛擬數字人系統、3D快速建模系統、裸眼3D全息系統、XR虛擬演播室系統、互動教學系統、微課系統、優課系統、智慧教室、實訓示教、分組教學、互動直播、智課平臺、巡課系統等產品設備。 公司產品和服務被廣泛應用于教育信息、廣播電視、政府機構、企業、醫療等多種行業和機構，并與國內外多家企業建立了戰略合作伙伴關系。公司凝聚了一大批具有使命感的高素質人才，積累了豐富的研發、生產和工程實踐經驗。

本發明公開了一種可見光通信中信道沖激響應抽頭個數的估計方法，屬于可見光通信技術領域。該估計方法基于馬氏距離來進行判別的，該距離計算的是協方差距離，考慮了數據之間的相關性。將沖激響應循環前綴之后的所有點作為噪聲類，而循環前綴中選取前面一部分點作為沖激響應類，剩余點為待判斷點，根據馬氏距離來判斷待判斷點屬于哪一類。通過上述方法估計信道沖激響應抽頭個數，均方誤差性能相比傳統的以CP作為沖激響應的方法有所提高。在低信噪比下，性能相比精確知道沖激響應抽頭時也有所提升，在高信噪比下相當。

本發明公開了一種適用于5G毫米波通信的高增益漸變縫隙陣列天線，包括上層金屬、板材、下層金屬，所述上層金屬和下層金屬疊合在一起形成金屬層，所述金屬層刻蝕在板材上，所述金屬層由微帶轉SIW結構、一分八T型SIW功分器、二階感性窗和TSA天線單元組成。本發明結構緊湊、方便設計和安裝，T型SIW功分器輸出端口金屬過孔的引入，引入了感性加載，調整功分器輸出相位，使得天線在寬頻范圍內增益較高，從而提高了天線的增益帶寬，本發明提出的高增益漸變縫隙陣列天線適用于5G毫米波通信40.5～43.5GHz頻段。

本發明公開了一種D2D通信中頻譜效率最大化的功率分配方法，通過分布式優化蜂窩用戶的發射功率、D2D用戶對的發射功率，在保證宏用戶最低服務質量要求和D2D用戶與蜂窩用戶的功率限制的情況下最大化D2D用戶的頻譜效率。在給定蜂窩頻帶資源的情況下，最大化D2D通信的頻譜效率等價于最大化D2D通信的和速率。本方法給出了在任何D2D用戶都可以使用所有信道，并且任意信道可以同時被所有D2D用戶占用的情況下，最優的蜂窩用戶發射功率和D2D鏈路發射功率。主要用凸近似的方法將非凸問題近似為可求解的凸優化問題，并利用給出的閉式解快速收斂到凸問題的優化解。本發明具有收斂速度快，計算量小，易于實現，結果精度高等優點。