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微波筑梦映星河

    发布时间:2025-08-28

——记西北工业大学微电子学院副教授刘畅

李 莉  张利霞

  

  射频电路作为集成电路产业的核心技术,在国防军工和民用通信领域具有重要战略意义。其中,功率放大器(功放)作为关键模块,满载运行时功耗占比达60%,提升功放效率不仅能降低能耗,更能增强设备稳定性和可靠性。西北工业大学微电子学院副教授刘畅,十余年来专注高能效功放研究取得系统性突破,其成果成功应用于国防及民用领域,有力推动了我国射频电路技术的自主化进程。

  刘畅在天津大学完成9年本博连读学业。大三时提前进入天津成像与感知微电子技术重点实验室,开启微波电路研究。他秉承导师马建国教授“严谨治学”的理念,大四即发表首篇论文与专利。2018年提前达到博士毕业要求后,获国家留学基金委资助赴加拿大卡尔加里大学,在法德尔·M.加努希院士(Fadhel M. Ghannouchi)团队深度参与高效功放流片研究,系统掌握了国际前沿技术。

  刘畅围绕提升功放能效展开创新,他提出的混合模式架构使3.59GHz样机效率达84.4%;谐波注入技术通过辅助功放将理想整机效率提升至95.2%,实测样机在42.9%带宽下保持74.4%平均效率;开发的新型匹配网络实现双频段寄生补偿,所研制样机在1.72GHz2.14GHz频点分别获得74.9%75.9%的高功率附加效率。从工作机理、电路架构和设计方法层面协同发力,研究形成了高效功放设计较完整的解决方案。

  加入西北工业大学后,刘畅结合学校的“三航”(航空、航天、航海)科研特色,将研究从基础理论向应用实践侧重。他承担的国家自然科学基金项目聚焦有源谐波注入技术,突破传统单输入限制,通过多输入架构优化主功放波形,结合低损耗输出网络使系统效率提升。项目已完成输出端谐波注入验证,未来将探索输入/输出协同优化方案,目标是在项目周期内提出23套面向未来无线通信的宽带高效率功放方案并研制样机。

  刘畅的技术转化同样成效显著,与西安恒达微波公司合作开发的超宽带谐波对消及低损耗功率合成技术,已应用于C/X波段大功率功放产品,前期销售额达1100万元。产品成功应用于气象雷达等领域,在打破功放行业国外技术垄断、实现自主可控上发挥了积极作用。

  刘畅及其科研团队依托两个省部级重点实验室,由国家级人才与工程经验丰富的教师协同推进项目,通过与华为等企业深度合作加速成果转化。同时团队积极引进海外人才,与加拿大卡尔加里大学等机构开展合作研究。

  在人才培养中,刘畅秉持“严谨治学、因材施教”理念,注重培养学生的独立科研能力与批判性思维,强调团队协作与国际视野。这一理念正呼应着B5G/6G通信技术发展需求。面对多频段协同演进趋势,刘畅致力于攻克3.5G/U6G双频匹配网络、混合模式功率回退及多级多尔蒂(Doherty)架构等核心技术,助力实现频谱效率提升与通信器件自主可控的重大战略目标。

  带领团队应对器件工艺与建模精度的工程挑战,同时积极探索人工智能赋能射频集成电路设计的创新路径,在创新征途上,刘畅始终将国家重大战略需求作为科研航标,以核心技术突破为桨,以产学研融合为帆,奋力推动高能效功放技术自主可控进程加速向前迈进。

  

专家简介

  刘畅,西北工业大学副教授,博士生导师,致力于微波功率放大器理论与技术研究。主持乾元国家实验室、国家自然科学面上/青年基金项目等10项;发表高水平论文30余篇(一作/唯一通讯21篇);授权受理国家发明专利20余项;入选第十届中国科协青年人才托举工程、陕西省“高校优秀青年人才支持计划”,获江苏省“双创博士”、天津市“优秀博士论文”等多项荣誉;担任2025年国际微波毫米波技术会议(ICMMT 2025)分论坛主席。


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