应用于WLAN的SiGe射频功率放大器的设计

采用0.18μm SiGe BiCMOS工艺,设计应用于无线局域网(WLAN)802.11b/g 2.4GHz频段范围内的AB类射频功率放大器.该放大器采用三级放大结构,偏置电路采用电流镜形式的自适应偏置控制电路,具有温度补偿和线性化作用.后仿真结果显示:1dB压缩点输出功率高达27.73dBm,功率增益为25.67dB,电路的S参数在2.4GHz频段内,输出匹配S22小于-10dB,S12小于-60dB.     

3.1～10.6 GHz超宽带低噪声放大器设计

采用标准0.35 μm SiGe HBT工艺设计了工作频段在3.1～10.6 GHz的超宽带低噪声放大器.从宽带电路和高频电路设计的器件选择、电路结构选择等方面讨论了超宽带低噪声放大器的设计.结果表明,通过合适的电路结构和器件参数选择,可以采用0.35μm SiGe HBT工艺制备满足超宽带系统要求的低噪声放大器.在整个工作频段内所设计的低噪声放大器输入输出匹配S11和S22均优于-8dB,噪声系数为3.5dB,电路的工作电压为2.5 V,电流消耗为4.38 mA.     

基于多重反馈环路技术的0.8～5.2GHz CMOS宽带LNA设计

在传统共栅放大器结构基础上,基于0.18μm CMOS工艺,提出一种带多重反馈环路技术的0.8~5.2GHz宽带低噪声放大器(LNA).该电路采用的负反馈结构在改善噪声系数和输入阻抗匹配的同时并不需要消耗额外的功耗;采用的双重正反馈结构增加了输入级MOS管跨导设计的灵活性,并可通过输出负载阻抗反过来控制输入阻抗匹配,使得提出的LNA在宽频率范围内实现功率增益、输入阻抗与噪声系数的同时优化.后版图仿真结果显示,在0.8~5.2GHz频段内,该宽带LNA的功率增益范围为12.0~14.5dB,输入反射系数S_(11)为-8.0~-17.6dB,输出反射系数S_(22)为-10.0~-32.4dB,反向传输系数S12小于-45.6dB,噪声系数NF为3.7~4.1dB.在3GHz时的输入三阶交调点IIP3为-4.0dBm.芯片在1.5V电源电压下,消耗的功率仅为9.0mW,芯片总面积为0.7mm×0.8mm.     

斜入射时Salisbury屏电磁参数匹配规律研究

利用电磁波传输理论,研究并推导出了电磁波斜入射时Salisbury屏后向反射率公式,使用三维网格法讨论了各个电磁参数、隔离层厚度、入射波频率等同后向反射率之间的关系.研究结果表明:在2～18GHz范围内,角度后向反射率有很大;在f=16GHz时,μ_(r1)和μ_(r2)取值的增加使得材料的磁损耗和储能能力加强,导致材料有很好的吸收效果;然而ε_(r1)和ε_(r2)取值增加时,由于表面反射效应增强,使得吸波效果下降;在2～18GHz频段内后向反射率均可达到4.5dB以上,能够满足军事和民用的要求.     

基于超材料技术的吸波型频选结构设计

提出了一种复合型吸波频率选择表面（absorptive frequency selective surface, AFSS）结构,由超材料吸波体（metamaterial absorber , MA）和频率选择表面（frequency selective surface , FSS）组成. 复合型MA由加载电阻的平面型方环结构和立体型双面开口C型环结构组成,吸波频段为4.79～30.57 GHz,具有极化不敏感特性,在斜入射45°内保持稳定吸波. FSS采用了圆环缝隙旋绕结构,通过6次旋绕枝节实现了1.96～2.16 GHz频段内小于1 dB的插入损耗,形成低频通带. 二者组合形成的复合型AFSS,能在1.28～1.38 GHz频段内良好透波,4.88～30.58 GHz频段内宽带吸波,实现了吸透波一体的性能.      

作为世界文学研究的美国华裔英语文学批评

在传统共栅放大器结构基础上,基于0.18 μm CMOS工艺,提出一种带多重反馈环路技术的0.8~5.2 GHz宽带低噪声放大器(LNA). 该电路采用的负反馈结构在改善噪声系数和输入阻抗匹配的同时并不需要消耗额外的功耗;采用的双重正反馈结构增加了输入级MOS管跨导设计的灵活性,并可通过输出负载阻抗反过来控制输入阻抗匹配,使得提出的LNA在宽频率范围内实现功率增益、输入阻抗与噪声系数的同时优化. 后版图仿真结果显示,在0.8~5.2 GHz频段内,该宽带LNA的功率增益范围为12.0~14.5 dB,输入反射系数S11为-8.0~-17.6 dB,输出反射系数S22为-10.0~-32.4 dB,反向传输系数S12小于-45.6 dB,噪声系数NF为3.7~4.1 dB. 在3 GHz时的输入三阶交调点IIP3为-4.0 dBm. 芯片在1.5 V电源电压下,消耗的功率仅为9.0 mW,芯片总面积为0.7 mm×0.8 mm.     

可用于车载雷达技术的S型结构超材料的研究

车载电子设备是提高车辆道路行驶安全的最为有效的方法之一。在我国,把24.25—26.65GHz频段资源规划用于短距离车载雷达设备。针对该频段无线通信,通过对S型结构产生电谐振和磁谐振原理的分析,合理的设计尺寸参数,提出可用于该通信的S型结构超材料。采用HFSS软件仿真并用Matlab验证可知该结构在25GHz附近具有较宽的通带,并且通带内介电常数ε和磁导率μ同时为负值,因而该超材料可用于24GHz频段车载技术的滤波器设计。     

X波段低噪声放大器设计

从获取最小噪声系数角度来进行电路设计,采用Avago公司的0.2um GaAs pHEMT工艺芯片(T=18GHz),设计了工作于X波段(9-11GHz)的两级宽带低噪声放大器。测试结果为:在9-11GHz,噪声系数小于1.15dB,最小噪声系数在9.8GHz为1.015dB,功率增益在所需频段9-11GHz大于24dB,输入和输出回波损耗均小于-10dB。     

2.8～8.5 GHz全集成高增益低功耗超宽带低噪声放大器设计

为了在不增加功耗的前提下提高低噪声放大器的增益,本文通过引入电流复用技术,并将偏置管兼作放大管,设计出一款全集成高增益低功耗超宽带低噪声放大器。采用TSMC公司的0.18μm CMOS工艺和Cadence软件对本低噪声放大器电路进行前仿真和后仿真。仿真结果表明,在1.5V的电压供电下,整个电路的功耗(power consumption,PD)为11.7mW,在2.8~8.5GHz的频段内,噪声系数(noise figure,NF)为3.05~4.1dB,正向增益(S21)为18.2~19.9dB,输入回波损耗(S11)、输出回波损耗(S22)均小于-10dB,群延迟为130~320ps,在6GHz处,三阶交调点IIP3为-12.16dBm,达到了设计目标。该低噪声放大器具有高增益低功耗的特点,可用于对增益和功耗要求都较高的接收机中。     

寄生参数对半导体激光器直接调制特性的影响

通过理论推导和模拟计算,给出激光器调制带宽和其它参数之间的关系。分析了不同张驰振荡频率、衰减系数和寄生参数下的调制特性。结果表明当寄生参数过大时,激光器的3 dB调制带宽主要受寄生参数限制,因而只能在解决了寄生参数限制的前提下,通过对器件的有源区和结构进行优化才能获取高的3 dB调制带宽。对于制作的聚酰亚胺埋沟掩埋激光器和AlGaInAs脊型波导激光器其最大3 dB调制带宽分别为5 GHz和8.5 GHz,定性地解释了两类半导体激光器调制特性的测试结果。     

一种新型双频带电磁超介质吸波材料

提出并设计了一种新型双频带特性的电磁超介质吸波材料.在微波段9-18 GHz利用自由空问法对材料的电磁特性即:反射系数S_(11)和透射系数S_(21)进行测量.透射系数S_(21)在整个频率范围内小于-15 dB;反射系数S_(11)在9.5 GHz和16.5 GHz附近分别为-16 dB和-12 dB.透射系数和两个频率点的反射系数的实验测量值与仿真结果基本吻合,显示了该材料具有非常强的双频带吸波特性.     

S型左手材料平板透镜对喇叭天线性能影响研究

根据左手材料零折射特性设计一种周期性左手材料排列的平面透镜来提高喇叭天线的增益和口径效率。S型左手材料被放置于平行波导中计算端口传输矩阵,并进一步计算S型左手材料的介电常数,调整结构参数,使其在16GHz时负介电常数为负值。将此结构所构成的周期平面透镜放置在矩形喇叭天线上端,对该天线的辐射方向图,增益进行了研究。结果表明,S型左手材料结构平面透镜的喇叭天线增益可达到19．3dB,比无透镜的同尺寸喇叭天线增益提高3．55dB。且口径效率达到64．21％。说明S型左手材料平面透镜可以大幅提高喇叭天线增益和口径效率。     

24 GHz高增益超材料覆层型微带天线的拓扑优化设计

提出了一种基于遗传算法的高增益超材料覆层型微带天线拓扑优化设计方法,设计中对超材料基元和辐射基元采用整体考量的方法,选取微带天线的最大增益值为目标函数,选取超材料覆铜区域离散化后方格子铜贴片的二进制0-1编码为优化变量,建立了24 GHz超材料覆层型微带天线的拓扑优化模型。并采用贴片方格子的冗余设计方法来消除拓扑优化中的单点连接,进而通过合适的遗传算法求解策略对10×10方格子规模的优化设计问题进行求解,获得了一种不含单点连接的新型超材料覆层型微带天线。结果表明,与普通微带天线相比,创新构型的超材料覆层型微带天线具有更佳的工作频率匹配性能,微带天线的增益性能和方向性得到明显提升,其最大增益性能从7.51 dB提升到11.54 dB,提升了53.66%。最后对比研究了12×12和14×14等两种不同方格子规模的超材料微带天线拓扑优化设计问题,结果显示得到的创新构型优化设计结果是趋于收敛的,考虑到制备性价比,10×10方格子规模下的创新构型是制备最佳选择。     

共享孔径超表面设计及其在提升波导缝隙天线辐射和散射性能中的应用

根据平面阵列散射理论和天线共享孔径思想,提出了一种由完美吸波体(PMA)和人工磁导体(AMC)交错构成的共享孔径超表面(SA-MS),可在同一孔径面上同时实现对电磁波的吸收和相位对消。仿真结果表明由于吸波频段与相位对消频段的级联,该SA-MS相比理想导电体(PEC)、PMA、AMC-PEC具有宽带雷达散射截面(RCS)减缩效果。而后将该SA-MS与波导缝隙天线一体化设计并加工,仿真与实测结果表明:与金属面天线相比,SA-MS天线增益提升了3.3dB,同时RCS在5.52~7.51GHz范围内的减缩在6dB以上,减缩带宽达到30.5%,x、y极化条件下最大减缩量分别达到20.5dB和20.2dB,验证了设计的SA-MS对天线的辐射和散射性能均有提升。     

基于铁电陶瓷的波导E面T型结

提出了一种基于铁电陶瓷的波导E面T型结,其工作频率为8 GHz.用丝网印刷的钛酸锶钡(Barium-Strontium-Titanate,BST)厚膜铁电陶瓷作为超材料,通过在波导中加入BST复合超材料来改变T型结的相位和频率.为了验证这种方法,设计并加工了频率在7.8～8.3 GHz的复合超材料T型结.仿真和测试结果表明,所设计T型结的插入损耗小于0.6 dB.同时,可以通过调节波导中BST铁电陶瓷的电压来实现波导T型结2个端口之间90°的相移.     

零折射率超材料对喇叭天线波前相位的改善

为改善喇叭天线波前相位,获得更高的增益,提出一种3层金属网格零折射率超材料结构,将其加载到喇叭天线口径上。理论分析和提取的等效折射率表明,在7.1 GHz附近,该结构的电磁波的频率接近等离子体频率,从而使得其等效折射率接近于零,并通过劈尖仿真验证了这一零折射零的特性。当其作为喇叭天线的覆层时,喇叭天线的波前相位由球面波被调制为均匀平面波,方向图波束角变窄、旁瓣降低,并且增益提高2.6 dB。这种零折射率超材料结构调制喇叭天线波前相位的作用,为改善喇叭天线的波前相位从而实现更高增益提供一种思路,有一定的应用前景。     

组合树枝型三频微带天线的设计研究

在传统单极子天线的基础上,采用三种树枝型枝节的组合,设计出一种工作于S、C、X波段的三频点微带天线。天线的辐射枝节尺寸为23 mm×27 mm,工作于2.5 GHz、4.7 GHz、8.1 GHz三个频段。仿真及实物测试结果表明,天线在2.5 GHz处最小回波损耗为-22.4 d B,带宽435 MHz;在4.7 GHz处最小回波损耗为-26.3 d B,带宽454 MHz;在8.1 GHz处最小回波损耗为-23.3 d B,且实现了7~10.1 GHz的超宽带。该三频微带天线在无线局域网(WLAN)和超高频通信系统中将有较好的应用前景。     

2.45GHz单级低噪声放大器的设计

设计了一种基于高电子迁移率晶体管ATF54143的单级低噪声放大器,采用ADS软件进行了设计优化。仿真结果表明在2.45 GHz处噪声系数小于1.5 d B,增益大于16.4 d B,稳定系数大于1.1,输入与输出的电压驻波比都小于1.1。在仿真基础上进行了实物加工,实测结果在2.45 GHz处|S21|为8.3 d B,|S11|和|S22|最小值分别为-13.5 d B,-17.2 d B,1 d B压缩点的输出功率约为10 d Bm。该放大器可应用于S波段的无线局域网,射频识别和北斗导航系统等领域。     

一种低噪声高增益CMOS混频器设计

基于TSMC 0.18μm CMOS工艺,设计了一种低噪声、高增益的混频器.通过在吉尔伯特单元中的跨导级处引入噪声抵消技术以降低混频器的噪声,并且在开关管的源级增加电流注入电路以减小本振端的偏置电流,增大电路的增益.仿真结果表明,混频器工作电压为1.8 V,直流电流为9.9 mA,在本振(LO)频率为2.39 GHz,射频(RF)频率为2.4 GHz时,混频器的增益为12.65 dB,双边带噪声系数为4.23 dB,输入三阶交调点为-3.45 dBm.