（一）项目背景 当前以硅、砷化镓为代表的第一和二代半导体接近其物理极限，以氮化镓、碳化硅为代表的第三代半导体是当前国际竞争热点，也是我国发展自主核心半导体产业、实现换道超车的难得机遇。氮化镓（GaN）特别适合制作高频、高效、高温、高压的大功率微波器件，是下一代通信、雷达、制导等电子装备向更大功率、更高频率、更小体积和抗恶劣环境（高温抗辐照）方向发展的关键技术。 目前氮化镓基射频器件已接近于商用，需解决从走出实验室到小量中试的最后“1 公里”，重点攻克其在可靠性工艺和量产稳定性的瓶颈。 以氮化镓、碳化硅为代表的第三代半导体是当前国际竞争热点，也是我国发展自主核心半导体产业、实现换道超车的难得机遇。 半导体作为信息时代的“粮食”，将成为 5G 基建、特高压、城际高铁和城际轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网等“新基建”七大领域发展的支柱性产业。而氮化镓为代表的宽禁带半导体先进电子器件，凭借其高效、高压、高温等优势，将在“新基建”中大放异彩，可以弥补传统半导体器件的技术瓶颈，满足更高性能器件要求。 （二）项目简介 5G 要求更高的数据传输速率，发射机的效率会出现指数级的下降。这种下降可以使用包络跟踪技术来修复，该技术已经在较新的 4G/LTE 基站以及蜂窝电话中采用。基站中的包络跟踪需要高速，高功率和高电压，这些只有使用 GaN 技术才能实现。诸如 GaN 助力运营商和基站 OEM 等实现了 5Gsub-6-GHz 和 mmWave 大规模 MIMO 的目标。 GaN 可以说为 5Gsub-6-GHz 大规模 MIMO 基站应用提供了众多优势：1、在 3.5GHz 及以上频率下表现良好，对比其他产品优势明显。2、GaN 的特性能转化为高输出功率，宽带宽和高效率。采用 DohertyPA 配置的 GaN 在 100W 输出功率下的平均效率达到 50%至 60%，明显降低了发射功耗。3、在高频和宽带宽下的效率意味着大规模 MIMO 系统可以更紧凑。4、可在较高的工作温度下可靠运行，这意味着它可以使用更小的散热器。 根据 Strategy Analytics 的数据，预计 5G 移动连接将从 2019 年的 500 万增长到 2023 年的近 6 亿。所以需求还将不断上涨。 根据Strategy Analytics的数据，预计5G移动连接将从2019年的500万增长到2023年的近6亿。所以需求还将不断上涨。 Efficient Power Conversion 的首席执行官兼联合创始人Alex Lidow 讨论5G时也说道：“基站中的包络跟踪需要高速，高功率和高电压，这些只有使用GaN技术才能实现。根据Yole Development公司发布的2018年度报告数据显示，随着全球整体数据流量的激增，我国5G产业将迎来大规模的需求增长。预计到2022年，我国5G基站规模将达到千亿市场，5G基站数量将达百万个。所以未来氮化镓基射频器件是5G通信基站收发端的核心。 氮化镓基射频器件是华为和中兴发展 5G 通信产业的核心器件，西安电子科技大学氮化镓射频器件研究团队自 2016 年起就与华为西安研究所、中兴西安研究所等国内主流5G通信公司协同攻关开展氮化镓基射频器件的研究，目前承担的流片服务项目合计约 500 万元。 2017 年，西安电子科技大学与西安市高新区、西电电气集团等联合成立“陕西半导体先导技术中心”，中心致力于推动陕西第三代半导体产业发展，促进以氮化镓为代表的射频器件、功率器件等加速产业化，2019 年团队向陕西半导体先导技术中心转让专利 35 项，作价 2000 万元，双方正在联合推进搭建第三代半导体中试平台，平台将会立足西安，服务全国，提升氮化镓基射频器件量产工艺可靠性，实现相关技术成果转化。 （三）关键技术 本项目由西安电子科技大学作为技术攻关的主要单位，制定技术路线，保障国家重大科技专项“高效 GaN 微波功率器件及可靠性研究”和“5G 移动通信 GaN 芯片可靠性机理研究”研究，与华为和中兴联合开展工程合作项目实施，加快解决器件工艺可靠性工程问题，重点开展氮化镓微波功率与太赫兹器件工程技术研究，突破高性能低缺陷外延材料生长、高效率高可靠氮化镓微波功率器件工艺技术等关键瓶颈问题，协助规模量产高效率 S-Ku 波段典型氮化镓功率器件和模块、5G 基站核心射频模块。

该发明公开了一种新型宽带介质加载回旋行波管高频系统，属于微波、毫米波和太赫兹器件技术领域。该系统包括一次连接的预群聚段、线性放大段、非线性放大段、以及输出渐变段，预群聚段、线性放大段、非线性放大段、以及输出渐变段包括金属圆波导外壳、贴和圆波导内壁加载的环形无损介质加载波导，线性放大段角向均匀地设置有矩形有损介质片，并沿轴向呈周期性分布。该发明通过加载无损介质波导改变整个高频结构色散特性；使电子注曲线与波导色散曲线在宽频段范围内满足谐振条件，确保宽频带工作特性；同时采用渐变的输出结构，解决高频点增益低带来的输出功率低问题。该发明既能满足宽频带工作需求，又能在频带范围内提供较高的微波功率输出。

主要功能和应用领域：主要应用在数字视频芯片（DVB，DAB，DMB等数字视频广播标准）和通信网络（WLAN，WiFi，WiMAX等）领域。具有极为广泛的用途和应用价值。 特色及先进性：在满足数字视频芯片和通信网络要求下，采用了自创的校正方法，实现了更低的功耗、大大节省了芯片面积、降低了芯片的复杂度、提高了芯片的稳定性、不易受外界环境如温度、电源电压和工艺的影响，使性能更加出色。 技术指标：采样速率200MSps，分辨率10-Bit，ENOB达到8.7-Bit以上（±10%电源电压变化和-40~125度温度变化），总体功耗 < 100mW。 实施后可取得的效果：此类ADC芯片应用领域极广，中高端领域均有大量且稳定的需求。一旦形成产品，产量和销售极其可观。现在市场上此类ADC芯片主要掌握在国外大公司手里，定价相对较高，如果能够实现同等性能下更低的定价或者同等价位但是更出色的性能，将有巨大的市场。

ADC芯片

清华大学宽带电力线通信(Powerline Communication，PLC)技术方案和系统设计。与已有的方案不同的是:本方案的核心技术将采用具有自主知识产权的时域同步正交频分复用 (TDS-OFDM)技术，在保证技术先进性的同时，为国内相关企业提供一定的技术保障壁 垒，在产业传输之初能够有效避免国外公司的竞争。清华大学在与美国波音公司合作进行的 研究中，已经完成了系统方案设计、关键技术研究、系统的 FPGA 验证。目前，正在与国 家电网合作进行 PLC 组网技术研发。本项目合作方向包括 PLC 专用芯片设计、PLC 家庭网 络产品等。

1 成果简介清华大学宽带电力线通信（ Powerline Communication， PLC）技术方案和系统设计。与已有的方案不同的是：本方案的核心技术将采用具有自主知识产权的时域同步正交频分复用（ TDS－OFDM）技术，在保证技术先进性的同时，为国内相关企业提供一定的技术保障壁垒，在产业传输之初能够有效避免国外公司的竞争。清华大学数字电视技术研究中心在与美国波音公司合作进行的研究中，已经完成了系统方案设计、关键技术研究、系统的 FPGA 验证。目前，正在与国家电网合作进行 PLC 组网技术研发。本项目合作方向包括 PLC 专用芯 片设计、 PLC 家庭网络产品等。2 应用说明涉及到全国亿万家庭，首先可在有条件地区试验推广应用。

清华大学宽带电力线通信（ Powerline Communication， PLC）技术方案和系统设计。与已有的方案不同的是：本方案的核心技术将采用具有自主知识产权的时域同步正交频分复用（ TDS－OFDM）技术，在保证技术先进性的同时，为国内相关企业提供一定的技术保障壁垒，在产业传输之初能够有效避免国外公司的竞争。清华大学数字电视技术研究中心在与美国波音公司合作进行的研究中，已经完成了系统方案设计、关键技术研究、系统的 FPGA 验证。目前，正在与国家电网合作进行 PLC 组网技术研发。本项目合作方向包括 PLC 专用芯 片设计、 PLC 家庭网络产品等。

大功率射频LDMOS器件以其线性度好、增益高、输出功率大、热稳定性好、效率高、宽带匹配性能好、价格低廉等方面的优势已经成为基站、广播电视发射机、航空电子、雷达等领域等应用最广泛的射频功率器件。 本团队利用优化的法拉第屏蔽罩结构和版图布局技术，基于国内8英吋工艺技术平台，研制出大功率L 和S 波段RF LDMOS 器件（图1），能够提供完整的RF LDMOS器件的设计与研制方案。目前已制作出频率0.5GHz，输出功率>500W，功率增益>18dB、漏极效率>50%的单芯片RF LDMOS 器件；频率1.2GHz，输出功率>600W，功率增益>20dB、漏极效率>40%的L波段RF LDMOS 器件；频率3.1GHz，输出功率>80W，功率增益>10dB、漏极效率>35%的单芯片S波段RF LDMOS 器件（图2）。 (a) (b) 图1 RF LDMOS器件：(a)晶圆显微照片 (b)封装器件 a b c 图2 RF LDMOS器件功率测试曲线：(a)P波段 (b) L波段 (c) S波段

本团队利用优化的法拉第屏蔽罩结构和版图布局技术，基于国内8英吋工艺技术平台，研制出大功率L 和S 波段RF LDMOS 器件，能够提供完整的RF LDMOS器件的设计与研制方案。

本发明公开了一种基于 QPSK 信号调制的射频水印嵌入和提取 方法，方法包括以下步骤：射频水印信号嵌入步骤：将水印信号转化 为水印码元序列并和分段后的载体码元序列根据各自的信号幅度进行 叠加，叠加后进行 QPSK 调制发射；射频信号的解调步骤：将收到的 QPSK 信号进过降频、归一化处理得到的信号对比标准星座图，得到 载体码元；射频水印信号提取步骤：将归一化采样信号与载体码元的 差值作为水印提取的原始数据，从此数据中解调出水印实部和虚部的 两路水印，在通过符号函数判决水印结果。本发明还提供了实现上述 方法的系统。本发明通过在底层的物理信号中添加射频水印信号，丰 富了数字水印隐藏方法。