射频能量收集的小型化双频整流天线设计

针对传统的双频整流天线转换效率不高的问题,提出了一种用于射频（RF,radio frequency）能量收集的双频整流天线。其工作频段为1.75 GHz和2.45 GHz,主要由接收天线、阻抗匹配电路、二倍压整流电路和负载电路组成。基于小型化双频天线,引入一种新型双频阻抗匹配网络,以提高整流电路在较低输入功率下的射频-直流（RF-DC）转换效率。此外,采用新型阻抗匹配网络使得整流电路复杂度得以降低,减小了能量损耗。与传统的双频整流天线相比,-10 dBm输入功率条件下,在普通室内环境中新型双频整流天线具有更高的RF-DC转换效率。实验结果显示,在1.75 GHz GSM频段和2.45 GHz WLAN频段上最大RF-DC转换效率分别可以达到65.34%和54.3%。测试结果证明,其可以在物联网低功耗设备中得以应用。     

适用于射频能量收集系统的新型宽带整流电路设计

提出了一种适用于射频能量收集(RFEH)系统的宽带小型化整流电路. 整流二极管采用HSMS 2862肖特基二极管,设计了倍压结构的整流电路. 所设计的整流电路具有结构紧凑和复杂度低的优势. 通过仿真与测试对整流电路的性能进行验证. 结果表明:当输入功率为14.8 dBm时,该整流电路在1.91~3.32 GHz (分数带宽为53.9%)频带范围内功率转换效率(PCE)均大于50%;在2.2 GHz频点处,整流电路取得了74.2%的最大功率转换效率.     

一种双频低功率基于微带结构的微波整流电路

提出一种工作在1.8 GHz和2.5 GHz的双频低输入功率微带微波整流电路,它能有效地应用于周围环境中的微波电磁能量回收。该整流电路主要由一个零势垒肖特基二极管HSMS-2852和十字型匹配支节组成。匹配支节实现了二极管的双频阻抗匹配,同时作为输入带通滤波器能有效抑制二次谐波。仿真结果表明:输入功率为0 d Bm时,整流电路工作在1.8 GHz和2.5 GHz的射频-直流(MW-DC)转换效率分别为62%和52%。实测结果显示,在1.76 GHz和2.53 GHz频率上电路有最高MW-DC转换效率,分别为52%和46%。     

一种带有最大能量跟踪的宽动态范围射频能量收集电路的设计

本文提出了一种带有最大能量跟踪的射频能量收集电路.该电路通过加入级数来控制环路自动检测不同级数整流器的输出功率,并比较这些输出功率来选择最佳级数,以求在不同输入功率下均能够保持较高的能量转换效率.因此,能量收集电路在保持高灵敏度的同时,可以提高最高能量转换效率,扩展高效率动态范围.基于该设计方法,一个用于特高频频段的带有级数控制回路的3～5级整流器电路在SMIC 55nm工艺下得以仿真、实现.测试结果表明:在915MHz的工作频率下,所设计的射频能量收集电路的最高能量转换效率可以达到61.4%.与此同时,在19dB的输入功率范围内,能量转换效率均能够保持在最高能量转换效率的50%以上,有效扩展了高效率动态范围.此外,该电路在加入控制环路后,仍然有较高的灵敏度,可以在-16.3dBm的输入功率下,驱动一个纯电容负载,获得2V的输出电压.     

915 MHz功率自适应平面印刷整流电路设计与实验

提出了一种工作在低输入功率环境下的具有功率自适应功能的915 MHz整流电路.该整流电路适用于较宽的输入功率环境,利用一个场效应管作为自适应开关,根据输入功率的大小切换整流电路工作模式,使其能够在一个较宽的输入功率范围内高效整流.该电路输入端使用双枝节匹配网络将二极管输入阻抗匹配至50?,输出端并联一电容作为直通滤波器,使得输出功率平稳.仿真结果表明:在-16～4 d Bm的输入功率范围内,整流效率高于40%,最高转换效率为66.2%.实测最佳工作频率有所偏移,最高转换效率为47.5%.可见该整流电路采用简单的平面印刷电路工艺,易集成,可用于环境电磁能量收集.     

一种低功率微波整流电路的设计方法研究

微波整流电路在微波输能及物联网技术中应用广泛.利用简单滤波电路结合双枝节匹配原理设计实现了一个工作在2.45GHz的整流电路.电路结构简单,体积小,通过实验测试,在输入微波功率约为10dBm的情况下,可获得大于50%的整流效率.     

C波段射频功率放大器的设计

射频功率放大器是发射机的重要组件,它的设计成了微波发射系统的关键。氮化镓功率管的宽带隙、高击穿电场等特点,使其具有带宽宽,高效特性等优点。本文使用ADS仿真软件对一款功率放大器进行仿真和电路设计,根据晶体管的小信号S参数和I-V曲线,对功率管的输入、输出阻抗匹配电路及其偏置电路进行优化设计,使其性能达到设计要求。在4 GHz~6.5 GHz的频段内,对输入功率为0 dBm射频信号,输出大于38 dBm的射频信号,带内波动≤±1 dB。     

一种915 MHz低功率微波高效微带整流电路研究

设计实现了一种基于微带结构的微波整流电路,研究了在不同输入功率下的微波整流效率.该整流电路采用肖特基二极管的倍压式整流电路设计,针对输入微波功率的大动态范围进行了优化设计.通过软件仿真和加工实测,表明在0 dBm至20 dBm的微波输入功率下,该整流电路均可获得不低于50%的直流转换效率.在17 dBm的微波输入功率下,整流电路效率达到了78.8%.     

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.     

基于SiGe工艺的Ka波段瓦特级功率放大器芯片设计

提出了一种基于0.18 μm SiGe BiCMOS工艺的Ka波段功率放大器(PA),在25-30 GHz的频段内输出功率均达到瓦特级(30 dBm以上).该PA由驱动级与功率级放大器级联组成,两级均使用堆叠结构.其中,最后一级功率级电路采用两路功率合成的方法,所使用的功率合成网络为匹配网络的一部分.每级堆叠结构均采用最优级间匹配技术(相邻堆叠晶体管间匹配),使堆叠结构中每层晶体管达到最优负载阻抗,进而使堆叠结构达到最大输出功率.使用Agilent ADS软件进行PA性能仿真,版图仿真结果显示:工作在25-30 GHz的功率放大器最大输出功率为30.9 dBm,功率附加效率为22.9%,大信号功率-1 dB带宽为5 GHz(25-30 GHz),1 dB压缩点输出功率为28.5 dBm,大信号增益为22.7 dB.     

新型射频能量收集系统设计与分析

随着无线传感器网络等电子微系统的发展,作为能量源的电池满足不了长久供电的需求.利用周围环境中的射频能量为自身提供电能已经越来越受到科研工作者的关注.针对目前常用射频能量收集系统转换效率较低的不足,提出了一种由超宽带天线、匹配网络、整流升压电路等组成的新型能量收集系统.利用HFSS软件对超宽带天线进行仿真优化,使得该天线在宽频带下具有较好的特性;通过整流升压电路在不同负载下的整流效率分析,确定了整流器转换效率较高的负载取值范围.新型射频能量收集系统的效率为13.5%,比常用的其他射频能量收集系统的效率提高了将近6%.     

0.1-1.2GHz宽带巴伦低噪声放大器设计

提出了一种可用于0.1-1.2 GHz射频接收机前端的宽带巴伦低噪声放大器(Balun-LNA).采用噪声抵消技术,输入匹配网络的沟道热噪声和闪烁噪声在输出端被抵消,在宽带内可同时实现良好的输入匹配和低噪声性能.通过分别在输入匹配级内增加共源放大器,在噪声抵消级内增加共源共栅放大器实现单端转差分功能.电路采用电流复用技术降低系统功耗.设计基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺,LNA的最大增益达到13.5dB,噪声系数为3.2-4.1 dB,输入回波损耗低于-15 dB.在700 MHz处输入1 dB压缩点为-8 dBm,在1.8 V供电电压下电路的直流功耗为24 mW,芯片面积为0.062 5 mm 2 .     

一种基于子阵分解的高效整流天线阵列

针对微波无线能量传输系统中接收端功率密度非均匀分布,提出了一种高效的子阵分解微波整流天线。通过研究接收天线阵列功率密度分布规律,设计了针对不同最佳功率点的整流电路。在微波整流电路功率动态范围有限的情况下,采用子阵分解微波整流天线设计,可以拓展微波整流功率范围,提高系统效率。实验结果表明,针对微波输出功率从-5~22 dBm的类高斯分布接收阵列天线,采用最佳工作点为21、17和10 dBm的3种微波整流电路,通过基于子阵分解进行优化排布,使整流天线的整体效率提高10%以上。     

基于宽禁带功率器件的F类放大器的研究与设计

F类射频功率放大器作为开关模式放大器的一种,其理想效率为100%。传统F类功率放大器的设计方法是利用输出端谐波抑制,在晶体管的漏极得到近似方波的电压信号和近似半正弦波的电流信号,以此提高放大器效率。文章通过研究电路的结构,在F类功率放大器的输入端加入谐波抑制电路,同时利用输入和输出谐波抑制匹配网络,能够更有效提高输出功率和功率附加效率;结合宽禁带功率器件,在S波段完成一款电路的设计,在3.45~3.55GHz频带内,输入激励为28dBm条件下,测试得到最大PAE能够达到78.3%,输出功率40.5dBm,实验结果和仿真结果基本吻合。     

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.     

一种高线性度的射频收发开关的设计

基于0.18 μm射频锗硅工艺,提出了一种可广泛应用于无线通信系统的低插入损耗和高线性度的射频开关电路.该电路利用特殊的深N阱工艺、高衬底电阻器件,采用经典的串并联堆叠结构开关电路,实现了低插入损耗和高线性度的目的.测试结果显示:在频率为2.4 GHz下,插入损耗,隔离度和1 dB压缩点分别为-1 dB,- 34 dBm和23 dBm.     

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.     

2.4 GHz频段射频前端高线性度SiGe低噪声放大器设计

为满足高性能射频前端接收部分对高线性度的需求，基于SiGe BiCMOS工艺设计并实现了一款工作在2.4 GHz频段的高线性度低噪声放大器（Low Noise Amplifier，LNA）.该放大器采用Cascode结构在增益与噪声之间取得平衡，在Cascode结构输入和输出间并联反馈电容，实现输入端噪声与增益的同时匹配.设计了一种改进的动态偏置有源电流镜以提升输入 1 dB压缩点及输入三阶交调点的线性度指标.为满足应用需求，LNA与射频开关及电源模块集成组成低噪声射频前端接收芯片进行流片加工测试.测试结果表明：在工作频率2.4 ~2.5 GHz内，整个接收芯片增益为14.6 ~15.2 dB，S11、S22<-9.8 dB，NF<2.1 dB，2.45 GHz输入1 dB压缩点为-2.7 dBm，输入三阶交调点为+12 dBm.芯片面积为1.23 mm×0.91 mm.该测试结果与仿真结果表现出较好的一致性，所设计的LNA展现出了较好的线性度表现.     

W波段八次谐波混频器的研究

本文介绍了W波段八次谐波混频器的混频原理与设计方法。该混频器主要由波导到微带过渡,输入输出的匹配网络以及反向并联二极管组成。仿真结果表明在输入信号功率为-20dBm时,射频信号在90—100GHz,本征为11.75±0.625GHz,中频固定在1GHz,变频损耗小于34dB。     

一种新型高效能量收集三频整流天线

提出了一种应用于能量收集的新型三频微带整流天线,该接收天线为一种新型高增益三频贴片天线.首先,在贴片两侧刻蚀U字形槽,延长表面电流路径,使天线谐振频点向低频偏移,从而使天线小型化;其次,在矩形贴片刻蚀H型槽和倒U型槽,改变天线上的电流分布来产生2个新的谐振点;最后,合理调节H型槽和倒U型槽的长度,灵活改变天线的谐振频率.整流电路由阻抗匹配网络、整流二极管、直通滤波器和负载组成.Π型和T型二级阻抗匹配网络,用于接收天线和整流二极管输入阻抗的匹配;四分之一波长微带线和滤波电容组成的直通滤波器,用于抑制二极管非线性产生的高次谐波,以避免能量的损失.将接收天线和整流电路集成为整流天线,实验结果表明,在接收功率为3 dBm左右时,整流天线在3个频点2.06、3.43和5.25 GHz处的最大整流效率为54.1%、43.9%和39.9%,可用于物联网中的低功耗电子设备供电.