基于间隙波导的小型化可插拔式无法兰波导

针对卫星工程中的无法兰波导应用需求,基于间隙波导技术,提出新型的小型化可插拔式无法兰波导连接结构及设计方法。在波导A末端的外壁四周构建周期性的金属钉床结构,波导B末端设计相应的中空屏蔽腔,将波导A插入波导B中,以间隙配合形式构成插拔式连接结构。在特定的尺寸条件下,插拔连接部位形成具有宽电磁禁带的电磁带隙结构,阻止电磁场从插拔接触面间的微小空气间隙泄露,保证了波导间正常的电磁传输性能。对两种Ku频段标准WR75波导的无法兰波导样件进行了验证,分析了加工误差及装配误差容差特性。在WR75波导工作频率9.84～15GHz范围内,样件实测插入损耗小于0.06dB,回波损耗分别优于30dB和20dB。相比WR75标准法兰连接,无法兰波导连接截面尺寸分别缩减60%和70%以上,大幅降低了传统法兰连接的体积,同时实现了波导间快速、灵活的插拔式连接,且具有良好的制造装配容差性能,可广泛应用于各种微波部件及系统中。     

高阻硅衬底MOS结构共面波导的偏压特性

提出一种新型高阻硅(电阻率ρ>8kΩ.cm)衬底MOS(metal-oxide-semiconductor)结构的凸起式共面波导。给出了其在50MHz～40GHz频段的插入损耗和回波损耗测试结果,以及在-40V～+40V直流偏压下散射参数的变化。结果表明,随着偏压的变化,回波损耗在Ka波段极值点的频率和幅值均会产生偏移,插入损耗极值点的频率基本没有偏移,只存在幅值偏移。共面波导的损耗偏移与MOS结构的Si-SiO2界面效应有关,在凸起式共面波导损耗的偏压实验中,观察到与传统MOS结构共面波导相反的曲线,并尝试给出了理论解释。该文设计的共面波导在35GHz下实现了小于-0.010dB/mm的损耗,优于Ka频段硅衬底共面波导已报道的结果。     

半模基片集成波导和微带转换的分析

为实现基片集成波导结构的小型化,沿场分布对称面将其截成两半,利用等效磁壁限制场型变化,提出了半模基片集成波导结构.在此基础上,研究了半模基片集成波导与微带线的转换问题,并设计Ku波段的半模基片基层波导-微带线转换结构.仿真结果表明,在所设计的频段内,插损优于0.5 dB,反射损耗小于-15 dB,实测结果与仿真结果基本吻合.实验表明,半模基片集成波导能够保持基片集成波导的传播特性.     

基片集成波导背腔式缝隙天线设计

利用谐振腔形成对称场激励,设计实现了一种基于多层基片集成波导技术的背腔式缝隙天线,并对其辐射特性进行了仿真研究。该天线利用双层基片集成波导实现了天线的馈电电路和背腔结构,利用工作于谐振状态的基片集成波导谐振腔对缝隙进行激励,同时通过加载缝隙圆环,显著降低了天线的回波损耗,并具有剖面低、重量轻、易集成的优点。研究了缝隙圆环对天线辐射性能的改善作用,制成了测试样片,天线-10dB回波损耗的带宽为150MHz,最高增益为8dB,交叉极化增益的最高为-12dB,测量结果与仿真分析吻合较好,验证了设计方法的有效性。     

宽带单层开孔式双波段双极化SAR天线的设计

提出一种新型共用口径L/C双波段双极化单层开孔式结构的合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)天线,这种新型结构旨在提高L/C双波段双极化共口径SAR天线中L波段的天线带宽.对天线进行仿真、加工和测试.测试结果表明,L波段的反射系数不大于-10 dB的相对带宽达到13.7%,C波段相对带宽达到17.0%.实验结果验证了新型结构的有效性.     

基于基片集成波导功分/合成器的宽带功率放大器研制

基于基片集成波导功分/合成器设计并研制了4路X波段宽带功率合成放大器.功分/合成器由一对4路树状功分器采用背对背方式组成,功分器输入输出端口均包含基片集成波导-微带转接结构,以便于功分/合成器与其他平面器件相连接.在9.3~12.3GHz范围内实测功分/合成器的回波损耗低于-13dB,传输损耗优于-3.3dB.设计并制作了一个X波段4路宽带功率放大器,合成功放在10.4GHz上的1dB压缩点输出功率约为7.1W(连续波工作方式),在8.9~12.3GHz范围内,合成效率大于60%,在9.5GHz上其最大合成效率约为73.6%.测试结果表明,该技术可方便地用于微波与毫米波固态功率放大器设计.     

鳍线铁氧体隔离器的理论和实验研究

基于综合理论,对鳍线铁氧体隔离器进行进一步的理论分析和实验研究。为了改善器件的理论设计和实验调试,在X波段对波导隔离器移植为鳍线隔离器、阻抗匹配方法以及器件结构对性能影响等问题进行了系统的研究。理论设计与实验结果有良好的一致。X波段鳍线隔离器的性能为:插入损耗A_+<2dB,反向隔离A_->22dB,VSWR<1.20,频宽10％。所用偏磁场(约为1000Oe)比已经发表的其它X波段鳍线隔离器的偏磁场(约为3500Oe)低得多。     

翼形地板超宽带（UWB）印刷天线

提出了一种新型结构的共面波导超宽带（UWB）天线.该天线由一个半圆形金属贴片和一个翼形结构的金属地板构成,这种平面印刷结构的天线不但具有超宽带性能,而且体积小、结构简单、加工简便.实测天线的-10 dB反射损耗的频率覆盖范围为3.6～11.0GHz,阻抗带宽达到3倍频.这种天线很适合应用于目前的短程超宽带通信系统.     

应用于P波段及L波段AESA的射频发射前端

基于TSMC 0.18μm RFCMOS工艺,设计了一款应用于P波段和L波段(405 M-2.2 GHz)的全集成射频发射前端芯片.系统由单转双巴伦、混频器、可变增益放大器和驱动放大器组成,系统架构基于改进的直接上变频方案.基带和本振端口的巴伦采用了一种能够同时实现噪声和非线性消除及宽带阻抗匹配的结构,混频器使用了正交双平衡基尔伯特结构,可变增益放大器基于跨导可变的共源共栅结构进行设计,驱动放大器采用了具有高线性度和宽带匹配特性的推挽结构.后仿真结果表明,在3.3 V电源电压下,该发射前端直流电流为76 m A,版图面积为2.4 mm×2.0 mm;具有可控电压增益10-30 dB;输出1 dB压缩点大于10.8 dBm;中频大于25 MHz时,噪声系数小于8 dB;基带和射频端口反射系数小于-20 dB,本振端口反射系数小于-15 dB.     

室外2.4GHz背腔式缝隙天线的设计

为了解决单极子天线不适合室外使用的问题,设计了一种适合无线终端使用的2.4GHz背腔式缝隙天线.借助数值模型结合具体设计,计算出了背腔深度的理论值,创新性的使用波导内电波传播模型分析了天线背腔深度对天线辐射的影响;利用基于有限元法的HFSS对影响天线性能的缝隙长度、背腔深度和馈电位置等参数进行了参数扫描,确定了天线的设计参数;根据仿真结果做出了实物,并进行了测试,实测与仿真结果吻合.实测结果表明:该天线在频段2.35~2.53GHz内,S11系数小于-10dB.相比普通单极子天线,设计的背腔式缝隙天线阻抗匹配性能更好,更适宜于室外环境.     

基于硅基薄膜集成无源器件工艺的双频器设计

消费类电子市场对产品的便携性要求愈益强烈。薄膜集成无源器件工艺由于集成度更高、成本低且性能较好而被提了出来。本文基于硅(Si)基薄膜无源器件工艺设计了一个集成静电防护(electro-static discharge,ESD)功能的双频器(diplexer),利用电磁仿真(EM)来优化双频器的性能。双频器在GPS频段的插入损耗小于1.1d B,回波损耗平均为10 d B,隔离度大于22 d B;在2.4 GHz WIFI频段的插入损耗小于1.2 d B,回波损耗为11 d B,隔离度大于30 d B;双频器的面积是1 100×950μm。经测试,在HBM模式下,可以经受2 k V的电压的冲击。对比低温共烧陶瓷和PCB工艺制作的双频器,这个双频器在保证性能的同时,具有体积小,价格低的优点。这样的diplexer可以用在很多手持设备和便携设备上面。     

基于毫米波的邦定线互连分析与补偿结构

Wire bond(邦定线)是固态毫米波系统的常用互连结构。邦定线寄生电感大,在毫米波频段,为了降低邦定线的感性失配对传输性能的影响,对邦定线的结构进行了建模仿真和特性分析;并在基板上设计阻抗补偿结构。通过增加短截线匹配结构优化了毫米波邦定线互连结构的性能,使得该结构在65 GHz～80 GHz频率范围内反射损耗小于-10 dB,插入损耗小于-1 dB。     

一种小型化树杈形缝隙Vivaldi天线的设计

设计了一种3.4~7.6 GHz频段的超宽带高增益低交叉极化的小型化Vivaldi天线。该天线是在传统Vivaldi天线基础上引入树杈形缝隙结构设计而成的新型Vivaldi天线。通过在辐射片引入树杈形开缝结构,改善了天线表面的电流,使其汇聚于缝隙附近,从而提高天线的辐射性能,改善天线的阻抗匹配特性,展宽天线带宽。仿真结果表明该小型天线在3.4~7.6GHz的频率范围内驻波比小于2,以5.4 GHz为中心频点的有效带宽达到4 GHz,在中心频点5.4 GHz增益为6.2 d B且交叉极化低于-20 d B。天线的尺寸仅为30 mm×30 mm。在此基础上加工并制作了天线样件,实测结果和仿真吻合良好,可以应用于无线通信系统中。     

含随机分布散射颗粒的吸波体设计和性能分析

单层致密平板吸波材料除几个特殊的吸收峰外,很难在较宽的频段达到理想的吸收效果．通过在吸波体内导电媒质的“孤岛”化设计,制备了单层非连续体平板吸波材料．测试结果表明,在8～18GHz频段内,热压平板媒质只出现两个特征吸收峰值,含炭20％吸收效果最好,但超过10dB的有效频段只有约1GHz．而非连续体平板吸波材料由于和空间波阻抗的良好匹配以及内部“孤立”颗粒对电磁波的散射和吸收衰减,其反射损耗有较大提高;而且随着平板试样中“孤立”颗粒炭含量的增加,平板对电磁波的反射损耗也增加,当炭含量达到30％时,平板的反射损耗在8．5～18GHz宽频范围内都超过10dB,有效频段在10GHz以上．     

5.28～6.0 GHz高谐波抑制度的十二倍频器

研制５．２８－６．０ＧＨｚ十二倍频器,采用三次和四次倍频级连方法,使本倍频器在－６ｄＢｍ信号输入情况下整个频段内输出功率大于１０ｄＢｍ,功率起伏小于２ｄＢ,谐波抑制度大于４０ｄＢ,介绍了倍频器的设计思路,调试方法和测试结果等。     

UHF、L双频段频率发生器

已设计和研制成ＵＨＦ,Ｌ双频段频率发生器,通过控制电压可方便地在同一输出口输出所需信号,由于使用继电器和单刀双掷射频开关同步控制两个频段ＶＣＯ的工作与否及两通道的接通与否,使两频段的隔离度大于５０ｄＢ,采用温控装置使ＶＣＯ处于恒温工作状态,使输出频率稳定度大于１０＾－５,作者还介绍了该频率发生器的工作原理及主要部件的设计方法,最后给出了测试结果。     

毫米波星载多频段多极化共馈天线系统

天线工作频率为18.7,23.8GHz和37.0GHz,采用环加载波纹喇叭使工作带宽达到2倍,新型结构的超宽带正交模耦合器实现双极化信号的提取,微波多工器完成3个频段信号的有效分离. 18.7GHz信号交叉极化电平和副瓣电平分别为-32.6,-21.0dB,23.8GHz信号交叉极化电平和副瓣电平分别为-31.6,-30.0dB,37.0GHz信号交叉极化电平和副瓣电平分别为-25.0,-30.0dB. 仿真结果表明馈源系统适合星载天线设计,馈源结构更加紧凑,实能现对同一目标的多频率复用观测.      

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。     

基于中频采样的脉冲调频雷达波形发生器

研制一种脉冲调频雷达波形发生器 .波形合成采用直接对带限中频信号采样 ,用高速 DAC合成方法实现 .通过分析指出 ,对于窄带信号而言 ,基于中频信号采样技术的脉冲调频雷达波形发生器在杂散抑制上优于传统的脉冲调频雷达波形发生器 .实测结果显示了高的综合指标 :带内杂散电平小于 - 6 0 d B,带外杂散电平小于 - 70 d B,谐波抑制小于- 6 0 d B,输出功率 Pm W>10 d B.     

30~108MHz宽带功率放大器的设计

鉴于高速数传收发器频带宽度为30⁸8 MHz,通过ADS仿真软件进行仿真优化,设计了一款VHF波段宽带功率放大器电路,将功放频带拓宽为3088 MHz,通过ADS仿真软件进行仿真优化,设计了一款VHF波段宽带功率放大器电路,将功放频带拓宽为30¹08 MHz。同时为了滤除二次及以上谐波,在放大器后加入滤波器。最终设计出了一款30108 MHz。同时为了滤除二次及以上谐波,在放大器后加入滤波器。最终设计出了一款30¹08 MHz宽带功率放大器,输入输出回波损耗优于-10 dB、带内增益波动在±1 dB之内,其增益达到30 dB。滤波器达到带内差损小于1 dB,谐波抑制大于48 dB。