（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。

一、产品简介      光无源器件是光纤通信设备的重要组成部分。它是一种光学元器件，也是其它光纤应用领域不可缺少的元器件。该实验仪重点介绍了常用的光无源器件的相关参数及测试方法，主要包括光纤转换器、光纤变换器、光纤耦合器，光纤隔离器、光纤衰减器、WDM等器件的参数的测试原理及测试方法。帮助学生直观的了解各种光无源器件的性能，从而更准确的使用不同器件进行光纤通信方面实验。 二、实验内容  1、光纤转换器测试实验  2、光纤变换器测试实验  3、光纤耦合器测试实验  4、光纤隔离器特性测试实验  5、波分复用器和解复用器测试实验  6、可调光纤衰减器测试实验  7、光纤机械光开关特性测试实验  8、光纤偏振控制器特性测试实验  9、光纤偏振分束器（PBS）性能能参数测试实验 三、实验配置参数 1、光源：波长1310±20nm，1550±20nm；输出功率：1-2.5mw，连续可调；输出端口：FC/PC；稳定性＜0.5db（5h）；光源类型：LD光源； 2、光功率计：波长范围800-1700nm；输入接口：FC 校准波长：1550nm,1310nm； 3、偏振控制器：插入损耗＜0.05dB；消光比＞40dB；回波损耗＞65dB； 4、光纤机械光开关：插入损耗：1310/1550  P1→P2 0.56/0.54 dB ，P1→P3 0.53/0.47 dB ;回波损耗＞50dB ；开关速度：≦8ms ； 5、高隔离度光纤隔离器：最大插入损耗：0.35dB ；回波损耗：≧50dB ；隔离度：≧30dB ； 6、光纤耦合器：分光比：50% : 50% ；最大插入损耗1310/1550: 3.3dB ; 7、光纤波分复用器：隔离度：1310nm ：31.8% ；1550nm ：34%；插入损耗：1310nm ：0.30%；1550nm ：0.34% ； 8、光纤可调衰减器：0-30db可调； 9、配置：光纤光源，光纤光功率计、光纤耦合器、光波分复用器、光纤偏振控制器、光纤偏振分束器，可调衰减器、光纤隔离器、光纤机械光开关、法兰盘、实验指导书及实验录像光盘等。 四、实验目的 1、了解光连接器及其原理、种类，实验操作进行连接器参数测量； 2、掌握光纤偏振控制器工作原理，实验操作单模光纤偏振状态控制； 3、了解光纤耦合器用途及其性能参数，实验操作测量耦合器特性参数测量； 4、了解光纤隔离器用途及其性能参数，实验操作光纤隔离器特性参数测量； 5、了解光纤光开关用途及其性能参数，实验操作光纤光开关特性参数测量； 6、了解光波分复用器（WDM）的原理与意义，操作双波长波分复用（WDM）的原理性实验；

可以设计并优化光纤激光器和放大器、光波导激光器、光纤耦合器、多芯光纤、螺旋芯光纤、锥形光纤；也可以模拟超短脉冲在不同光纤设备中的传输，例如在光纤放大器系统、锁模光纤激光器和通讯系统中的传输。 能够跟踪和优化光纤放大器和光纤激光器，让它们适合各种应用。帮助评估和排除光纤激光器和放大器中各种不利的影响；能够对有源光纤器件性能进行预测；能寻找最佳光纤长度、掺杂浓度、折射率分布等；能够计算掺杂浓度与光线的关系，准确模拟双包层光纤，还可以模拟时域动态变化，可以理解和优化的细节如功率效率和噪声系数。 RP Fiber Power可用于分析和优化各种器件： 单模和多模光纤 计算模式特性；计算光纤耦合系数；模拟光纤弯曲、非线性自聚焦效应对光束传输和高阶光孤子传输的影响。 光纤耦合器、双包层光纤、多芯光纤、平面波导 模拟双包层光纤的泵浦吸收,光纤耦合器的光束传输, 光在锥形光纤的传输, 分析弯曲的影响, 放大器中的交叉饱和影响, 泄漏模式等。 光纤放大器 研究单级和多级放大器中的增益饱和特性(连续或脉冲放大器), 铒镱共掺光纤放大器能量转移过程、猝灭效应、自发辐射放大等。 光纤通信系统 分析色散与非线性信号失真，放大器噪声的影响，优化放大器非线性效应和放置位置。 光纤激光器 分析并优化能量转换效率、波长调谐范围、动态调Q。 超快光纤激光器和放大器 研究脉冲的形成机制和稳定范围，非线性效应和色散的影响，抛物脉冲放大，优化色散脉冲压缩，灵敏度反馈，超连续谱的产生。 脉冲和超快速固体激光器和放大器 研究Q开关，模式锁定行为，找到可饱和吸收器所需的特性，分析反馈灵敏度，啁啾脉冲放大研究再生放大稳定性极限。 这款软件是致力于光纤器件学科研究或工业开发人士的必备工具。这款软件及其技术支持将为您的工作效率和工作能力提供极大的便利。同时，这款软件也是一款相当出色的教学工具。 目前已使用该软件的高校：耶拿大学、英国南普顿大学、北京工业大学、中国科学技术大学、上海技术应用学院、华中科技大学、西北大学、复旦大学、深圳大学、国防科技大学、长春理工大学、南京理工大学等。 目前已使用该软件的单位：费朗霍夫研究所、苏州纳米所、兵器装备部、三江航天、上海光机所、绵阳九院、中科院软件所、中科院光电所商业单位、北京敏视达雷达有限公司等。   ※ 光纤数据： 软件中带有各种稀土掺杂光纤数据，即时可以仿真各种光纤激光器和放大器。   ※ 各种公开数据： “Yb-germanosilicate” “ErYb-phosphate” “Er-fluorozirconate F88” “Er-silicate L22”  “Er-fluorophosphate L11”  

该成果提出了变压器局部放电检测的系统的、全面的外部干扰排除方法；提出了变压器局部放电超宽带天线阵列定位新技术；提出了变压器内部局部放电缺陷严重程度的特征参数，进而提出了局部放电缺陷的类型和严重程度的诊断方法，并且设计并实现了相应的自动诊断软件。 研究成果通过了实验室试验验证，并在上海市电力检修公司和福建省十余座变电站得到应用。该成果抗干扰技术的在线检测结果的准确性与过去相比提高了3倍，准确率提高到95%；定位技术误差一般不超过30cm；总体运算时间在秒级，Y型优化阵列准确定位区域比现有的矩形阵列大18倍。 该成果在局部放电缺陷严重程度的诊断方法和预警预测方法方面填补了国内外空白，对放电类型的严重程度识别的准确度达到了93.3%以上。授权发明专利3项，发表SCI、EI论文14篇，并获得2012年福建省科学技术奖三等奖。

该成果提出了变压器局部放电检测的系统的、全面的外部干扰排除方法；提出了变压器局部放电超宽带天线阵列定位新技术；提出了变压器内部局部放电缺陷严重程度的特征参数，进而提出了局部放电缺陷的类型和严重程度的诊断方法，并且设计并实现了相应的自动诊断软件。 研究成果通过了实验室试验验证，并在上海市电力检修公司和福建省十余座变电站得到应用。该成果抗干扰技术的在线检测结果的准确性与过去相比提高了3倍，准确率提高到95%；定位技术误差一般不超过30cm；总体运算时间在秒级，Y型优化阵列准确定位区域比现有的矩形阵列大18倍。 该成果在局部放电缺陷严重程度的诊断方法和预警预测方法方面填补了国内外空白，对放电类型的严重程度识别的准确度达到了93.3%以上。

电力变压器是电网能量传输的枢纽和核心，其安全运行是保障电网安全 的第一道防御系统。本项目针对电力变压器运行安全持续开展变压器智能化关 键技术反应用研究： （1） 深入研究并揭示了电力变压器运行故障机理及特征，创新性地提出了 新的电力变压器故障智能检测及诊断方法，形成了电力变压器智能化系统架构, 发明了变压器智能化系统核心的一体化智能监测技术及分布式诊断方法，研 发出感知运行状态信息的变压器传感网络，解决了变压器信息感知、数据传输、 信号处理、故障诊断等硬件的一体化设计技术难题。 （2） 提出了变压器多种信息智能感知新方法，研制了局部放电超高频信号、 油中溶解气体、绕组暂态电压与套管绝缘参数等多种状态参数的无线智能传感 器。发明了变压器冷却与滤油系统的在线智能控制技术。 （3） 提出了提高变压器状态信息可信度的方法，开发了融合状态信息、统 计数据和老化程度等多源信息的电力变压器健康指数综合评估系统，如电气设 备状态在线监测与故障诊断分析系统、电气设备绝缘综合在线监测系统、电 力设备智能综合处理装置等，解决了多源信息无法进行关联分析和融合评估的 技术难题，提高了运行变压器状态准确评估的可靠性、有效性及实用性。市场及经济效益分析：本项目研发的智能变压器监测参量全面，同时具有冷却系统、在线滤油 系统智能控制和负荷调度辅助决策功能，系统维护工作量小。同类技术对比 结果如表4所示。相关统计表明：中国境内已安装110 kV及以上电压等级变 压器近5万台套，市场需求巨大。团队介绍： 自2003年至2017年，重庆大学采用“应用基础研究与工程技术攻关" 相结合的研究方法，针对变压器智能化面临的监测传感器不具智能化处理能 力和一体化水平低、缺乏融合多源信息的状态评估统一建模方法、变压器状 态评估无法支撑变压器运行控制等三方面复杂科学技术难题、尚不存在稳定 可靠的智能化变压器的现状，经过13年的研究，实现了变压器智能化4项 关键技术的突破，研制了智能化变压器及其状态监测装置与故障诊断系统。 团队由教授、副教授、高级工程师、工程师、讲师等构成，年龄结构合理，具 有较强的创新能力及成果转换能力，发展潜力较大。

 系统利用电力企业局域网络，按电网运行的情况合理进行检修停电安排，快速、准确、安全地执行各种计划的起草、批转、签字、审核、批阅、封存、统计、查询等工作。系统可应用于各级供电公司,既能大大提高系统的管理水平，又能在很大程度上提高工作效率，为电力安全生产提供有力的保障。可使电力企业获得良好的经济效益和社会效益。     系统可实现电力检修生产管理中的停电申请与批答；调度日检修计划、月检修计划、春、秋检检修计划的编排；电网稳定通知单、运行方式的审批；大型停电的组织措施计划的编排；新设备投运计划的编排；生产技术文件查询；生产信息发布等任务。

本发明属于电力系统参数辨识技术领域，涉及一种数据误差影响电力线路参数准确度的测定方法，先根据电力传输线路等值电路的参数确定其对PMU数据灵敏度的影响，然后判定线路参数对PMU数据误差的敏感性并给出参数准确度的计算方法，通过数据误差增量与参数偏离量之间的数量关系，判断每一个数据对电力线路参数的定量影响程度，改善实测PMU数据质量并提高参数辨识的准确率；其设计原理可靠，判定工艺科学性强，准确度高，定量精确，应用范围广，测算效率高。

交直流电源系统是水电站、火电厂和各级变电站等电力部门中的重要设备，它给一次、二次的各种开关、继电保护以及照明设备提供不间断的电源，以保证电力系统的安全、可靠运行。

研发阶段/n本发明公开了一种电力线位置信息测量装置及方法（专利号201410696213.2），包括传感器阵列、接收机单元、主控计算单元、通讯接口单元、激励调制信号产生单元；激励调制信号产生单元为传感器阵列产生频率为fex的正弦激励调制信号，传感器阵列由正弦激励调制信号与外界激励磁场叠加后获取信号，接收机单元对传感器阵列输出的信号进行调理和采样后，将采样数据送入主控计算单元完成电磁场反演计算的工作，并最终送入通讯接口单元将电力线位置信息送出。本发明通过电磁场模型反演可以得到较精确的电力线三维位置信息