• Refine Query
  • Source
  • Publication year
  • to
  • Language
  • 20
  • 7
  • 3
  • 2
  • 1
  • 1
  • 1
  • Tagged with
  • 45
  • 19
  • 9
  • 8
  • 8
  • 6
  • 6
  • 6
  • 6
  • 6
  • 6
  • 5
  • 5
  • 5
  • 4
  • About
  • The Global ETD Search service is a free service for researchers to find electronic theses and dissertations. This service is provided by the Networked Digital Library of Theses and Dissertations.
    Our metadata is collected from universities around the world. If you manage a university/consortium/country archive and want to be added, details can be found on the NDLTD website.
31

A Novel 3-Way Dual-Band Doherty Power Amplifier

Alsulami, Ruwaybih R. 30 August 2022 (has links)
No description available.
32

Modeling Of Asymmetric Intermodulation Distortion And Memory Effects Of Power Amplifiers

Yuzer, Ahmet Hayrettin 01 May 2011 (has links) (PDF)
This dissertation is focused on developing a new passband behavioral model in order to account for asymmetric intermodulation distortion resulted from memory effect. First, a measurement setup is prepared to measure the AM/AM, AM/PM distortion, magnitudes and the phases of intermodulation (IMD) and fundamental (FUND) components which are created by the amplifier where phase is calculated only by measuring magnitudes. Then, responses of a sample amplifier are measured for different excitation situations (center frequency and tone spacing are swept). A new modeling technique, namely Odd Order Modeling (OOM), is proposed which has unequal time delay terms. The reason of unequal time delay addition is the change of effective channel length according to the average power passing through that channel. These unequal delays create asymmetry in the IMD components. General Power Series Expansion (GPSE) model is also extracted, OOM and GPSE model performances are compared by using NMSE metric. In order to improve model performance, even order terms with envelope of input are added. It is mathematically proven that even order terms with envelope of the input have contribution to IMD and FUND components&rsquo / . This improved version of modeling is named as Even Order modeling (EOM). EOM model performance is compared with the others&rsquo / performance for two-tone excitation measurement results. It is shown that EOM gives the most accurate result. Model performance is checked for unequal four-tone signal as well. EOM model is applied to baseband DPD circuit after making some modifications. Model linearization performance is compared with the performances of the other memory polynomial modeling techniques.
33

Vers des micro-haut-parleurs à hautes performances électroacoustiques en technologie silicium

Shahosseini, Iman 13 July 2012 (has links) (PDF)
Ce mémoire présente la conception, la réalisation et la caractérisation d'un micro-haut-parleur en silicium destiné à des applications électroniques portables, telles que les tablettes et les téléphones cellulaires. L'objectif est d'évaluer le potentiel des microtechnologies pour améliorer la qualité sonore et le rendement électroacoustique, qui sont deux points faibles majeurs des micro-haut-parleurs actuels.En analysant les paramètres dont dépendent le rendement et la qualité sonore, nous montrons que le silicium monocristallin présente des propriétés particulièrement intéressantes pour réaliser la surface émissive et la suspension du transducteur. Une microstructure de la partie mobile est proposée pour satisfaire la double exigence d'une surface émissive très rigide, nécessaire à la qualité sonore, et d'une masse très faible, permettant d'augmenter le rendement. Les aimants et la bobine, qui constituent le moteur électrodynamique, sont également optimisés en utilisant conjointement des modèles analytiques et à éléments finis. La microfabrication du transducteur MEMS est étudiée, étape par étape. Elle repose sur l'utilisation d'un substrat SOI (silicium sur isolant), qui sert de base à la structuration des différents composants, et sur lequel sont rapportés des aimants massifs. La caractérisation électroacoustique des échantillons réalisés montre une très bonne qualité de reproduction sonore. Un niveau sonore de 80 dB à 10 cm est obtenu pour une puissance électrique de 0,5 W, ce qui place le rendement au niveau des micro-haut-parleurs du marché. Ces travaux montrent en outre que les technologies MEMS offrent des possibilités d'augmenter très largement le rendement.
34

[en] A PERFORMANCE ANALYSIS OF PSK SYSTEMS WITH SEVERAL CARRIERS SHARING A CAMMON LINEAR CHANNEL / [pt] ANÁLISE DE DESEMPENHO DE SISTEMAS PSK COM MÚLTIPLAS PORTADORAS COMPARTILHANDO UM MESMO CANAL NÃO LINEAR

RAFAEL CIRIGLIANO SAMPAIO NETO 07 May 2007 (has links)
[pt] A análise de desempenho de sistemas de comunicações nos quais um grande número de portadoras, de diferentes tipos e níveis de potência, acessam uma mesma não-linearidade, esbarra, inicialmente, na dificuldade de se determinar, com precisão e tempo de computação aceitável, a distribuição de potência do ruído de intermodulação gerado. O problema torna-se ainda mais complexo nos casos em que as portadoras têm envoltória variável no tempo, quando, além de se tornar mais difícil a determinação do espectro de intermodulção, há o aparecimento adicional da transferência de modulação das demais portadoras para a portadora desejada. Com o enfoque voltado para o desempenho de sistemas digitais, mostra-se que, utilizando-se determinados algoritmos e aproximações, o tratamento analítico torna-se factível. Com base na teoria apresentada, foi desenvolvido um programa de computador que permite avaliação de desempenho em situações bastante gerais. / [en] One of the difficulties arising in a theoretical performance evaluation of communication systems in which several carriers of various types are transmitted through a cammon nonlinear amplifier, is related to the problem of calculating, with good precision and within reasonable computer time, the power spectrum of the intermodulation noise generated at the output of the nonlinear device. The analysis becomes more complex when the carriers have time- varyng envelopes, since in such situations, besides the difficulty involved in determining the power and spectrum shape of the output signals and intermodulation products, an extra system impairment should be taken into account. Namely, the performance degradation due to modulation transfer from all the other carriers into the desired carrier. With focus on digital systems, it is shoun that, by using certain algorithms and approximations, theoretical performance analysis is feasible. Based on the results presented, a computer program was developed to evaluate performance in fairly general situations.
35

Explaining Neural Networks used for PIM Cancellation / Förklarandet av Neurala Nätverk menade för PIM-elimination

Diffner, Fredrik January 2022 (has links)
Passive Intermodulation is a type of distortion affecting the sensitive receiving signals in a cellular network, which is a growing problem in the telecommunication field. One way to mitigate this problem is through Passive Intermodulation Cancellation, where the predicted noise in a signal is modeled with polynomials. Recent experiments using neural networks instead of polynomials to model this noise have shown promising results. However, one drawback with neural networks is their lack of explainability. In this work, we identify a suitable method that provides explanations for this use case. We apply this technique to explain the neural networks used for Passive Intermodulation Cancellation and discuss the result with domain expertise. We show that the input space as well as the architecture could be altered, and propose an alternative architecture for the neural network used for Passive Intermodulation Cancellation. This alternative architecture leads to a significant reduction in trainable parameters, a finding which is valuable in a cellular network where resources are heavily constrained. When performing an explainability analysis of the alternative model, the explanations are also more in line with domain expertise. / Passiv Intermodulation är en typ av störning som påverkar de känsliga mottagarsignalerna i ett mobilnät. Detta är ett växande problem inom telekommunikation. Ett tillvägagångssätt för att motverka detta problem är genom passiv intermodulations-annullering, där störningarna modelleras med hjälp av polynomiska funktioner. Nyligen har experiment där neurala nätverk används istället för polynomiska funktioner för att modellera dessa störningar påvisat intressanta resultat. Användandet av neurala nätverk är dock förenat med vissa nackdelar, varav en är svårigheten att tyda och tolka utfall av neurala nätverk. I detta projekt identifieras en passande metod för att erbjuda förklaringar av neurala nätverk tränade för passiv intermodulations-annullering. Vi applicerar denna metod på nämnda neurala nätverk och utvärderar resultatet tillsammans med domänexpertis. Vi visar att formatet på indatan till neurala nätverket kan manipuleras, samt föreslår en alternativ arkitektur för neurala nätverk tränade för passiv intermodulations-annullering. Denna alternativa arkitektur innebär en avsevärd reduktion av antalet träningsbara parametrar, vilket är ett värdefullt resultat i samband med mobilnät där det finns kraftiga begränsningar på hårdvaruresurser. När vi applicerar metoder för att förklara utfall av denna alternativa arkitektur finner vi även att förklaringarna bättre motsvarar förväntningarna från domänexpertis.
36

Operating voltage constraints and dynamic range in advanced silicon-germanium HBTs for high-frequency transceivers

Grens, Curtis Morrow 04 May 2009 (has links)
This work investigates the fundamental device limits related to operational voltage constraints and linearity in state-of-the-art silicon-germanium (SiGe) heterojunction bipolar transistors (HBTs) in order to support the design of robust next-generation high-frequency transceivers. This objective requires a broad understanding of how much "usable" voltage exists compared to conventionally defined breakdown voltage specifications, so the role of avalanche-induced current-crowding (or "pinch-in") effects on transistor performance and reliability are carefully studied. Also, the effects of intermodulation distortion are examined at the transistor-level for new and better understanding of the limits and trade-offs associated with achieving enhanced dynamic range and linearity performance on existing and future SiGe HBT technology platforms. Based on these investigations, circuits designed for superior dynamic range performance are presented.
37

Effect of the voltage dependency of the device-level gate-source capacitance in the linearity of a common-gate amplifier

Eduardo A. Garcia (5929682) 19 July 2022 (has links)
<p>Most work on amplifier linearity has focused on the transconductance (gm) linearity, but there is increasing evidence that the voltage-dependence of the gate-source capacitance (Cgs) plays an important role in the linearity of emerging devices. This work addresses the capacitance contribution by incorporating the nonlinearities attributed to the voltage dependency of Cgs of a general FET on a circuit-level Cg amplifier model.</p> <p>An amplifier model including a voltage-dependent Cgs, and a voltage-dependent gm is studied using harmonic analysis and Volterra series. A closed form expression for the  third-order intercept point (IP3) of the amplifier, which depends on the nonlinear coefficients of Cgs, is obtained. A simple design rule, and a formula for the reduction of the IP3 due to the voltage-dependent Cgs are also presented. </p> <p>As application examples, the linearity of an amplifier based on a specific device is analyzed for two cases by extracting the nonlinear circuit parameters of the device. First for an analytic model of a bulk mosfet. Second for a one-dimensional, ballistic, coaxially gated Si nanowire. For low frequencies of design, the distortion introduced by gm is predominant, but for high frequencies it is obscured by the distortion coming from Cgs.</p> <p>We conclude that taking into account the voltage-dependence of Cgs is crucial when predicting the linearity behavior of a Cg amplifier, either designed for high-frequency operation, or based on a device operating near the quantum capacitance limit. </p>
38

High Power Effects in Microwave Filters for Space Applications

González Santatecla, Pablo 02 September 2024 (has links)
[ES] Las tendencias actuales en los sistemas de comunicaciones por satélite, que implican la operación en entornos multiportadora, a frecuencias cada vez más elevadas y con mayores exigencias en términos de capacidad de transmisión, hacen necesaria la utilización de mayores niveles de potencia. El incremento de la potencia requerida, unido a la disminución del tamaño de los componentes por el aumento de la frecuencia de trabajo, y por las restricciones en términos de tamaño y peso, estimula la aparición de efectos de alta potencia. Entre estos efectos, que impactan en las prestaciones del sistema, e incluso, en algunos casos, pueden llegar a ser dañinos para los componentes, destacan el efecto multipactor, el efecto corona y la intermodulación pasiva. De entre todos estos efectos indeseados, esta tesis se ha centrado más en el efecto multipactor. Aunque este efecto rara vez llega a dañar un componente por si mismo, afecta a sus prestaciones y es la antesala del efecto corona, que sí que puede ser extremadamente perjudicial para la integridad del sistema de comunicaciones. %Es por ello por lo que el estudio de estos efectos es de especial relevancia en el campo de las comunicaciones espaciales. El efecto multipactor ha sido ampliamente estudiado para señales de envolvente constante y empleando modelos simplificados de placas paralelas. Si bien estos modelos son efectivos y permiten calcular una estimación del umbral multipactor de manera rápida, son demasiado conservadores para la situación actual de los sistemas de comunicaciones, donde las capacidades de transmisión requeridas son extremadamente altas. Debido a la complejidad que presenta estimar el umbral multipactor en los sistemas reales de forma analítica, es habitual recurrir a herramientas de simulación electromagnética combinadas con física de partículas para tratar de calcular estos umbrales. No obstante, aunque estos métodos bien configurados son bastante precisos, requieren de un elevado tiempo computacional, que puede llegar a ser de varias horas o incluso días en dispositivos complejos como filtros o multiplexores. Es por ello por lo que esta tesis doctoral ha profundizado en el estudio de métodos circuitales, que puedan hacer uso de información electromagnética. Éstos, si bien no resultan tan precisos como las simulaciones de partículas, permiten una estimación rápida del umbral que puede ser de gran ayuda para el diseñador de dispositivos que presenten requisitos de potencia. No obstante, y dada la complejidad de obtener estos umbrales de forma precisa, es habitual tener que certificar los componentes en un laboratorio previamente a su lanzamiento. En este ámbito, la presente tesis ha contribuido en dos aspectos. En primer lugar, se ha desarrollado una nueva muestra que permite caracterizar los bancos de medidas de multipactor hasta frecuencias en banda Ka. Por otro lado, se ha diseñado íntegramente un conjunto de multiplexores que se han integrado en un banco de ensayo de multipactor con diversas portadoras, dando lugar a un escenario más similar al que se puede encontrar en los sistemas de comunicaciones vía satélite actuales. Además, el diseño de estos multiplexores ha dado lugar al desarrollo de un método sistemático, que ha permitido concebir estos componentes con un alto nivel de precisión y en un tiempo bastante comedido. Por último, en cuanto al diseño de componentes pasivos de microondas operando a altas frecuencias, esta tesis doctoral ha profundizado en la familia de filtros MHFRW. Estos filtros, por sus propiedades geométricas, son apropiados para aplicaciones de alta potencia y que requieran bajos niveles de PIM. A esta topología, que viene siendo estudiada en los últimos años, se le ha aumentado su capacidad para implementar respuestas superelípticas, es decir, que incluyan más ceros de transmisión que el orden del filtro. Además, es posible conseguir situar los ceros en ubicaciones arbitrarias de manera independiente. / [CA] Les tendències actuals en els sistemes de comunicacions per satèl·lit, que impliquen l'operació en entorns multiportadora, a freqüències cada vegada més elevades i amb majors exigències en termes de capacitat de transmissió, fan necessària la utilització de majors nivells de potència. L'increment de la potència requerida, unit a la disminució de la grandària dels components per l'augment de la freqüència de treball, i per les restriccions en termes de grandària i pes, estimula l'aparició d'efectes d'alta potència. Entre aquests efectes, que impacten en les prestacions del sistema, i fins i tot, en alguns casos, poden arribar a ser nocius per als components, destaquen l'efecte multipactor, l'efecte corona i la intermodulació passiva. D'entre tots aquests efectes indesitjats, aquesta tesi s'ha centrat més en l'efecte multipactor. Encara que aquest efecte rares vegades arriba a danyar un component per si mateix, afecta a les seues prestacions i és l'avantsala de l'efecte corona, que sí que pot ser extremadament perjudicial per a la integritat del sistema de comunicacions. L'efecte multipactor ha sigut profundament estudiant per a senyals d'envolupant constant i emprant models simplificats de plaques paral·leles. Si bé aquests models són efectius i permeten calcular una estimació del llindar multipactor de manera ràpida, són massa conservadors per a la situació actual dels sistemes de comunicacions, en què les capacitats de transmissió requerides són extremadament altes. A causa de la complexitat que presenta estimar el llindar multipactor en els sistemes reals de manera analítica, és habitual recórrer a eines de simulació electromagnètica combinades amb física de partícules per a tractar de calcular aquests llindars. No obstant això, encara que aquests mètodes ben configurats són bastant precisos, requereixen d'un elevat temps computacional, que pot arribar a ser de diverses hores o fins i tot dies en dispositius complexos com a filtres o multiplexors. És per això que aquesta tesi doctoral ha aprofundit en l'estudi de mètodes circuitales, que puguen fer ús d'informació electromagnètica. Aquests, si bé no resulten tan precisos com les simulacions de partícules, permeten una estimació ràpida del llindar que pot ser de gran ajuda per al dissenyador de dispositius que presenten requisits de potència. No obstant això, i donada la complexitat d'obtindre aquests llindars de manera precisa, és habitual haver de certificar els components en un laboratori prèviament al seu llançament. En aquest àmbit, la present tesi ha contribuït en dos aspectes. En primer lloc, s'ha desenvolupat una nova mostra que permet caracteritzar els bancs de mesures de multipactor fins a freqüències en banda Ka. D'altra banda, s'ha dissenyat íntegrament un conjunt de multiplexors que s'han integrat en un banc d'assaig de multipactor amb diverses portadores, donant lloc a un escenari més similar al que es pot trobar en els sistemes de comunicacions via satèl·lit actuals. A més, el disseny d'aquests multiplexors ha donat lloc al desenvolupament d'un mètode sistemàtic, que ha permés concebre aquests components amb un alt nivell de precisió i en un temps bastant moderat. Finalment, quant al disseny de components passius de microones operant a altes freqüències, aquesta tesi doctoral ha aprofundit en la família de filtres MHFRW. Aquests filtres, per les seues propietats geomètriques, són apropiats per a aplicacions d'alta potència i que requerisquen baixos nivells de PIM. A aquesta topologia, que és estudiada en els últims anys, se li ha augmentat la seua capacitat per a implementar respostes superel·líptiques, és a dir, que incloguen més zeros de transmissió que l'ordre del filtre. A més, és possible aconseguir situar els zeros en ubicacions arbitràries de manera independent. Aquest fet aporta una gran flexibilitat al dissenyador i a més permet obtindre elevats nivells de rebuig, donant lloc a una família de filtres ideals per a diverses aplicacions. / [EN] Current trends in satellite communications systems, involving operation in multi-carrier environments at increasingly higher frequencies and with higher demands in terms of transmission capacity, make it necessary the use of higher power levels. The power increase, along with the footprint reduction due to the increase in operating frequency and the restrictions regarding component size and weight, stimulates the ignition of high-power effects. Among these effects, which impact system performance and, in some cases, can even be harmful to the components, are the multipactor effect, the corona effect and passive intermodulation. From all of these undesired effects, this thesis has focused in more extent on the multipactor effect. Although this effect in itself rarely causes physical damage to the component, it can affect to its performance and is the prelude to the corona effect, which can be extremely damaging to the integrity of the communications system. The multipactor effect has been widely studied for constant envelope signals and using simplified parallel plate models. While these models are effective and allow obtaining a fast estimate of the multipactor threshold, they are too conservative for today communications systems, where the required transmission capacities are extremely high. Due to the complexity of estimating the multipactor threshold in real systems analytically, it is common to resort to electromagnetic simulation tools combined with particle physics to try to calculate these thresholds. However, although these methods, once they are well-configured, are pretty accurate, they are also computationally time-consuming, in the order of several hours or even days for complex devices such as filters or multiplexers. This is why this doctoral thesis has focused on studying circuit methods, which can also take profit of electromagnetic information. Although these methods are not as accurate as particle simulations, they allow a quick estimation of the threshold that can significantly help the designer of microwave devices with power requirements. However, given the complexity of obtaining these thresholds accurately, it is common to have to certify the components in a laboratory prior to their launch. This thesis has contributed in two aspects to this area. Firstly, a new sample has been developed to characterise multipactor measurement benches up to Ka-band frequencies. On the other hand, a set of multiplexers has been fully designed and integrated into a multipactor test bench with different carriers, resulting in a scenario more similar to the one found in real satellite communication systems. In addition, the design of these multiplexers has led to the development of a systematic methodology, which has made it possible to design these components with high accuracy and in a relatively short time. Last but not the least, regarding the design of passive microwave components operating at high frequencies, this doctoral thesis has delved into the MHFRW family of filters. These filters, due to their geometric properties, are appropriate for high power applications that require low levels of PIM. This topology, which has been studied in recent years, has been enhanced by increasing its capacity to implement super-elliptic responses, namely responses including more transmission zeros than the order of the filter. In addition, it allows to place the zeros in arbitrary locations independently. This provides great flexibility to the designer and also allows high rejection levels to be obtained, giving rise to a family of filters ideal for various applications, ranging from filters for satellite payloads to the implementation of multiplexers for passive intermodulation measurement test beds. / González Santatecla, P. (2024). High Power Effects in Microwave Filters for Space Applications [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/207526
39

Novel RF MEMS Devices Enabled by Three-Dimensional Micromachining

Shah, Umer January 2014 (has links)
This thesis presents novel radio frequency microelectromechanical (RF MEMS) circuits based on the three-dimensional (3-D) micromachined coplanar transmission lines whose geometry is re-configured by integrated microelectromechanical actuators. Two types of novel RF MEMS devices are proposed. The first is a concept of MEMS capacitors tuneable in multiple discrete and well-defined steps, implemented by in-plane moving of the ground side-walls of a 3-D micromachined coplanar waveguide transmission line. The MEMS actuators are completely embedded in the ground layer of the transmission line, and fabricated using a single-mask silicon-on-insulator (SOI) RF MEMS fabrication process. The resulting device achieves low insertion loss, a very high quality factor, high reliability, high linearity and high self actuation robustness. The second type introduces two novel concepts of area efficient, ultra-wideband, MEMS-reconfigurable coupled line directional couplers, whose coupling is tuned by mechanically changing the geometry of 3-D micromachined coupled transmission lines, utilizing integrated MEMS electrostatic actuators. The coupling is achieved by tuning both the ground and the signal line coupling, obtaining a large tuneable coupling ratio while maintaining an excellent impedance match, along with high isolation and a very high directivity over a very large bandwidth. This thesis also presents for the first time on RF nonlinearity analysis of complex multi-device RF MEMS circuits. Closed-form analytical formulas for the IIP3 of MEMS multi-device circuit concepts are derived. A nonlinearity analysis, based on these formulas and on  measured device parameters, is performed for different circuit concepts and compared to the simulation results of multi-device  conlinear electromechanical circuit models. The degradation of the overall circuit nonlinearity with increasing number of device stages is investigated. Design rules are presented so that the mechanical parameters and thus the IIP3 of the individual device stages can be optimized to achieve a highest overall IIP3 for the whole circuit.The thesis further investigates un-patterned ferromagnetic NiFe/AlN multilayer composites used as advanced magnetic core materials for on-chip inductances. The approach used is to increase the thickness of the ferromagnetic material without increasing its conductivity, by using multilayer NiFe and AlN sandwich structure. This suppresses the induced currents very effectively and at the same time increases the ferromagnetic resonance, which is by a factor of 7.1 higher than for homogeneous NiFe layers of same thickness. The so far highest permeability values above 1 GHz for on-chip integrated un-patterned NiFe layers were achieved. / <p>QC 20140328</p>
40

Polyethylene/metal oxide nanocomposites for electrical insulation in future HVDC-cables : probing properties from nano to macro

Pallon, Love January 2016 (has links)
Nanocomposites of polyethylene and metal oxide nanoparticles have shown to be a feasible approachto the next generation of insulation in high voltage direct current cables. In order to reach an operationvoltage of 1 MV new insulation materials with reduced conductivity and increased breakdown strengthas compared to modern low-density polyethylene (LDPE) is needed.In this work polyethylene MgO nanocomposites for electrical insulation has been produced andcharacterized both from an electrical and material perspective. The MgO nanoparticles weresynthesized into polycrystalline nanoparticles with a large specific surface area (167 m2 g–1). Meltprocessing by extrusion resulted in evenly dispersed MgO nanoparticles in LDPE for the silane surfacemodified MgO as compared to the unmodified MgO. All systems showed a reduction in conductivityby up to two orders of magnitude at low loading levels (1–3 wt.%), but where the surface modifiedsystems were able to retain reduced conductivity even at loading levels of 9 wt.%. A maximuminteraction radius to influence the conductivity of the MgO nanoparticles was theoretically determinedto ca. 800 nm. The interaction radius was in turn experimentally observed around Al2O3 nanoparticlesembedded in LDPE using Intermodulation electrostatic force microscopy. By applying a voltage on theAFM-tip charge injection and extraction around the Al2O3 nanoparticles was observed, visualizing theexistence of additional localized energy states on, and around, the nanoparticles. Ptychography wasused to reveal nanometre features in 3D of electrical trees formed under DC-conditions. Thevisualization showed that the electrical tree grows by pre-step voids in front of the propagatingchannels, facilitating further growth, much in analogy to mechanical crack propagation (Griffithconcept). An electromechanical effect was attributed as possible mechanism for the formation of the voids. / Nanokompositer av polyeten och metalloxidpartiklar anses vara möjliga material att använda i morgondagens isolationshölje till högspänningskablar för likström. För att nå en transmissionsspänning på 1 MV behövs isolationsmaterial som i jämförelse med dagens polyeten har lägre elektrisk ledningsförmåga, högre styrka mot elektriskt genomslag och som kan kontrollera ansamling av rymdladdningar. De senaste årens forskning har visat att kompositer av polyeten med nanopartiklar av metalloxider har potential att nå dessa egenskaper. I det här arbetet har kompositer av polyeten och nanopartiklar av MgO för elektrisk isolation producerats och karaktäriserats. Nanopartiklar av MgO har framställts från en vattenbaserad utfällning med efterföljande calcinering, vilket resulterade i polykristallina partiklar med en mycket stor specifik ytarea (167m2 g-1). MgO-nanopartiklarna ytmodifierades i n-heptan genom att kovalent binda oktyl(trietoxi)silan och oktadekyl(trimetoxi)silan till partiklarna för att skapa en hydrofob och skyddande yta. Extrudering av de ytmodifierade MgO nanopartiklarna tillsammans med polyeten resulterade i en utmärkt dispergering med jämnt fördelad partiklar i hela kompositen, vilket ska jämföras med de omodifierade partiklarna som till stor utsträckning bildade agglomerat i polymeren. Alla kompositer med låg fyllnadsgrad (1–3 vikt% MgO) visade upp till 100 gånger lägre elektrisk konduktivitet jämfört med värdet för ofylld polyeten. Vid högre koncentrationer av omodifierade MgO förbättrades inte de isolerande egenskaperna på grund av för stor andel agglomerat, medan kompositerna med de ytmodifierade fyllmedlen som var väl dispergerade behöll en kraftig reducerad elektrisk konduktivitet upp till 9 vikt% fyllnadshalt. Den minsta interaktionsradien för MgO-nanopartiklarna för att minska den elektriska konduktiviten i kompositerna fastställdes med bildanalys och simuleringar till ca 800 nm. Den teoretiskt beräknade interaktionsradien kompletterades med observation av en experimentell interaktionsradie genom att mäta laddningsfördelningen över en Al2O3-nanopartikle i en polyetenfilm med intermodulation (frekvens-mixning) elektrostatisk kraftmikroskop (ImEFM), vilket är en ny AFM-metod för att mäta ytpotentialer. Genom att lägga på en spänning på AFM-kantilevern kunde det visualiseras hur laddningar, både injicerades och extraherades, från nanopartiklarna men inte från polyeten. Det tolkades som att extra energinivåer skapades på och runt nanopartiklarna som fungerar för att fånga in laddningar, ekvivalent med den gängse tolkningen att nanopartiklar introducera extra elektronfällor i den polymera matrisen i nanokompositer. Nanotomografi användes för att avbilda elektriska träd i tre dimensioner. Avbildningen av det elektriska trädet visade att tillväxten av trädet hade skett genom bildning av håligheter framför den framväxande trädstrukturen. Håligheterna leder till försvagning av materialet framför det propagerande trädet och förenklar på det sättet fortsatt tillväxt. Bildningen av håligheter framför trädstrukturen uppvisar en analogi till propagering av sprickor vid mekanisk belastning, i enlighet med Griffiths koncept. / <p>QC 20161006</p>

Page generated in 0.0511 seconds