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.     

宽带同轴波导转换器的设计

本文在对阶梯阻抗变换器理论深入研究的基础上,对阶梯阻抗变换器结构进行了综合设计,并成功应用于宽带同轴波导转换器的设计中,使其频率范围扩展到40GHz～60GHz,驻波比小于1.17。     

一种X波段宽带快速跳频频率源

针对快速跳频和低杂散的要求,提出一体化频率源设计方法,综合考虑了高速鉴频鉴相、大环路带宽设计和系统级直接数字合成(DDS)频率规划.利用这种设计方法,采用DDS激励快速锁相环(FL-PLL)结构,成功设计并实现了一种宽带快速跳频X波段频率源.实测结果表明,其输出频带为10.5～11.5 GHz;在极端1 GHz频率跳变条件下,正向跳频时间为0.42μs,负向跳频时间为0.30μs;无失真动态范围为—61.3 dBc;相位噪声为—100dBc/Hz@1kHz;最小跳频间隔为12 Hz.     

优化耦合方式的低相位噪声宽带正交压控振荡器设计

本文对传统正交压控振荡器(QVCO)耦合方式进行了改进,提出了在耦合管的源端引入相移网络的方法,从而改善了QVCO电路的相位噪声性能以及减小输出相位失配,并依此设计了一个低相位噪声,输出相位关系稳定的宽带正交压控振荡器.QVCO电路采用TSMC 0.13 μm CMOS工艺进行设计,输出频率范围为3.4～5.48 GHz,即调谐范围达46.8%.测试表明,输出频率4.2 GHz时在频偏1 MHz处,相位噪声为-120 dBc/Hz.在整个输出频率范围内电路FOM值介于179.5～185.2 dB,电路功耗为7.68～18mW.     

基于双阻抗匹配的宽带Doherty功率放大器设计

为了满足采用高峰均比调制信号的未来无线通信系统中功率放大器高效和宽带的设计需求,研究了一种改进的宽带Doherty功率放大器设计方法.为了实现Doherty在功率回退和饱和输出时的阻抗变换,提出了一种双阻抗匹配网络设计方法来仿真设计主路和辅路输出匹配网络,从而简化了负载调制网络,展宽了带宽.实现并测试了一个2.30~2.80 GHz宽带Doherty功率放大器(DPA),对所提出方法的有效性进行了验证.结果表明:所设计的宽带DPA在工作带宽内增益波动小于2 d B,饱和功率大于43.5 d Bm,饱和时的峰值效率为66%~71%,6 d B回退时的效率为48%~59%,可满足未来无线通信系统中对高峰均比调制信号高效率放大的要求.     

1.8 GHz宽带低相位噪声CMOS压控振荡器设计

采用一种基于开关电容阵列(SCA)和尾电流源处加入电感电容滤波相结合的电路结构,设计了一个1.8 GHz宽带分段线性压控振荡器.采用TSMC 0.18μm 1P6MCMOS RF工艺,利用Cadence SpectreRF完成对电路进行的仿真.结果显示,在电源电压VDD=1.8 V时,控制电压范围为0.6~1.8 V,频率的变化范围为1.43~2.13 GHz,达到39%,相位噪声为-131 dBc/Hz@1MHz,功耗为9.36 mW(1.8 V×5.2 mA).很好地解决了相位噪声与调谐范围之间的矛盾.     

一种测速测距频率合成器的设计

为了解决传统单频连续波只能测量车辆速度,不能测量车辆的距离的问题,给出了一种测速测距的频率合成器的设计方法。针对传统的调制连续波进行分析,采用小数N锁相器ADF4159设计了扫频频率合成器,输出频率范围为24GHz~24.2GHz的宽带频率信号。重点介绍元器件的选择和锁相电路的设计,并用ADIsim PLL软件进行频率合成器的优化。仿真结果验证了电路的可行性。     

全数字锁相环中宽带数控振荡器设计

在TSMC 65nm工艺下设计了一个调谐范围为3～5GHz、用于全数字锁相环的宽带数控LC振荡器.该振荡器的电容阵列分成粗调、中调和细调三个阵列,其中粗调为MIM开关电容,中调和细调采用数控人造介质(DiCAD)实现.测试结果表明:当中心频率为3GHz和5GHz时,频偏1MHz处相位噪声分别为-123dBc/Hz和-116dBc/Hz,功耗分别为12mA和5mA.     

应用于全数字锁相环的3.44～5.25GHz,FOM值为182dBc/Hz的低功耗数控振荡器设计

设计了一个应用于全数字锁相环的宽带电感电容数控振荡器(DCO).通过设计粗调谐电容阵列、中等调谐电容阵列和精细调谐电容阵列,实现了宽的调谐范围.采用NMOS和PMOS互补型交叉耦合电路,实现了低功耗、高优值(FOM)的振荡器.设计采用TSMC 0.13μm CMOS工艺,电源电压为1.2V.测试结果表明,DCO的调谐范围达到3.44～5.25GHz,调谐百分比为41.7%.在4.06GHz频率处,振荡器电路在1MHz频偏处的相位噪声为-117.6 dBc/Hz.在调谐范围内,设计的DCO电路在1 MHz频偏处的FOM值为182～185.5dBc/Hz.功耗为1.44～3.6mW.     

基于GaAs PHEMT的Ka波段功率放大器设计

基于0.15 μm GaAs PHEMT工艺,设计了一款Ka波段功率放大器.设计中改进了拓扑结构和稳定电路,优化栅宽,将匹配电路与Wilkinson功分器结合,并采用预匹配技术与频率补偿技术,达到了提高增益,减小芯片尺寸及损耗的目的.仿真结果显示,该功率放大器在28-30.5 GHz频带内功率P 1 dB 大于 38 dBm,功率附加效率大于18%,增益大于23.5 dB,芯片面积为3.69×3.87 mm²