毫米波倍频器的设计与研制

介绍了一种基于微带结构的W波段宽带三倍频器,阐述了倍频器的工作原理,建立了DBES105a肖特基二极管的反向并联结构模型,并基于场路结合的分析方法,设计并实现了W波段的宽带倍频器.测试结果表明,在75~98 GHz的频率范围内,其输出功率大于2 dBm,峰值功率大于5 dBm,与仿真数据基本吻合,证明了本文提出的混合电路建模方法及所提取模型的有效性.      

VHF波段80W宽带线性功率放大器

针对高分辨率成像冰川厚度探测雷达设计了一款VHF波段宽带高功率线性放大器.以硅VDMOS器件作为功放管,采用推挽结构和传输线变压器阻抗变换网络相结合的方法,实现了50 MHz～200 MHz频带范围内80 W线性功率输出.该放大器由四级级联组成,每一级均采用ADS作负载牵引仿真确定最佳负载阻抗并用负反馈技术确保增益平坦.测试结果表明,1 dB压缩点输出功率为80 W,增益54 dB,附加效率40%,谐波小于-30 dBc.     

W波段固定调谐式波导检波器

本文介绍 W 波段固定调谐式波导检波器的设计和测试方法,给出测试结果。该检波器采用两种不同的同轴封装式肖特基二极管作为检波管,安装方便,工作稳定,结构可靠。在将近5GHz 的频带宽度内,电压灵敏度可以满足使用要求;输入驻波比小于2;当功率电平低于70μW时,具有近乎理想的平方律检波持性。     

高效无源三次倍频器研究与设计

为解决目前市面上毫米波倍频器制作工艺与体积之间的矛盾,设计了一款工艺简单、体积小、效率高、成本低的毫米波无源三倍频器.该倍频器在印制电路板上采用砷化镓变容二极管的反向并联电路结构,能有效抑制偶次谐波,改善输入阻抗特性;并在电路中增加空闲电路,大大提高了倍频信号的输出功率;最后通过仿真软件对倍频器进行优化和仿真,结果表明...     

基于LTCC的Ka波段无源等效腔体分析与优化设计

为了能够在Ka波段采用低温共烧陶瓷(LTCC)技术实现收发组件小型化设计,提出了LTCC无源等效腔体模型.将有源芯片置入LTCC腔体中,解决了电磁场干扰问题.但腔体效应会引起串扰和振荡,造成放大器工作的不稳定.为此提出腔体谐振频率远离工作频率的设计方法,在无源等效腔体设计过程中采用两种不同馈电结构,利用基于神经网络模型的遗传算法和三维电磁场仿真软件对无源等效腔体参数进行优化设计,得到了近似一致的设计结果,满足放大器稳定的最优无源等效腔体参数为4.5 mm×3.5 mm.     

B类功率放大器的设计与仿真

设计了一种具有较高输出功率和较高功率效率的B类功率放大器,采用了负载牵引和源牵引的设计方法得出最大输出功率对应的最优负载阻抗和源阻抗,并运用阻抗匹配技术分别实现负载阻抗和源阻抗到50Ω的匹配电路设计.仿真结果表明,工作频率为960 MHz下该功率放大器的功率附加效率为69.39%,输出功率为45.32 d Bm.     

基于微带线的W波段宽带pin管开关

采用微带混合集成工艺设计了一款W波段宽带pin管开关.通过建立pin管的Ansoft HFSS模型,实现了开关整体的精确仿真.分析了开关结构中主传输线特性对隔离度的影响,在此基础上采用高阻抗主传输线有效地提高了开关的隔离度,进而展宽了开关的隔离度带宽.为了获得开关的宽带导通特性,采用行波技术补偿pin管反向偏置时寄生参量的影响.为了验证该设计方法的正确性,对所设计的开关进行了加工、测试.测试结果表明:开关在87~103.5 GHz频率范围内,隔离度大于30 dB;在80~90 GHz频率范围内,开关导通时的插损小于1.2 dB;在90~95GHz频率范围内,开关导通时插损小于1.5 dB.仿真结果与测试结果吻合良好.     

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.     

一种应用于K波段的宽锁定范围的CMOS注入锁定三倍频器

对传统的注入锁定三倍频器(ILFT)进行改进,提出了一种应用于K波段的注入锁定三倍频器,该注入锁定三倍频器在传统结构的基础上加上两个旁路电流源,在不牺牲功耗的前提下,提高了三次谐波的注入效率,解决了传统结构中存在的锁定范围和功耗的折中问题.该注入锁定三倍频器采用TSMC 130nm工艺进行设计,电源电压1.2V,仿真结果表明在输入信号功率为2dBm时,锁定范围为5.1 GHz,工作范围是21.0~26.1GHz,最大功耗为7.8mW.     

高平均功率全固态OPO及倍频可调谐蓝光激光器

实验研究了采用光参量激光与倍频方法产生高平均功率可调谐蓝光激光方案,实验获得900nm近红外参量激光输出9.4W,参量转化效率达52%;采用温度调谐,获得777nm到1036nm的可调谐参量输出;利用走离补偿的新晶体BiBO对可调谐光参量倍频,获得可调谐蓝光激光输出,调谐波段覆盖整个蓝光波段,蓝光激光最高输出功率1.3W,倍频效率21%.此外,分析了蓝光输出功率倍频效率较低的原因,并提出了改进倍频效率和提高蓝光激光输出功率的方案.     

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。     

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.     

圆形槽波导振荡器中径向盘厚度和阻抗的关系

为了实现具有较大阻抗的圆形槽波导与阻抗较小的有源器件之间的阻抗匹配,在W波段圆形槽波导振荡器中采用了径向盘结构,通过改变径向盘的厚度来调节输入阻抗的大小.用完全匹配层将圆形槽波导的开放边界截断为有限区域后,应用有限元法分析基于圆形槽波导的毫米波元件.为了避免传统的有限元方法所遇到的伪模式问题,选用了棱边元对圆形槽振荡器中的径向盘结构的输入阻抗进行数值计算.得出了频率在85～100GHz之间,对应于不同的径向盘厚度的输入阻抗.径向盘的厚度小于0.3mm时输入阻抗较小.计算结果为用于W波段圆形槽波导振荡器的径向盘的优化设计提供了依据.     

一种S波段基于热致振动引起无源互调的初步机理分析

针对S波段通信系统中的无源互调(PIM)干扰问题,提出了一种基于热致振动的无源互调新机理。在双频微波输入条件下,从拍现象中温度波动出发,通过热致振动中的阻抗变化关系,建立了统一的传输线非线性方程,然后以波导为对象进行了多物理场仿真分析和实验验证。设计并加工了3种不同窄边厚度的BJ-22型波导,利用大功率无源互调测量系统,在47~53 d Bm功率范围内测试波导9阶PIM功率。结果表明,相同大功率输入条件下,波导壁越薄,波导PIM越强,显示热致振动会引起PIM并受振动程度的影响。     

碰撞雪崩渡越时间二极管(IMPATT)的设计

本文从IMPATT二极管的工作机理,导出了IMPATT器件设计的判据W=Vd/2f。并以提高器件的微波输出功率和效率为着限点。计算了X波段连续波硅IMPATT器件的最佳材料参数、电学参数、结构参数和热学参数。本文的设计思路和方法也基本上适用于其它材料(Ge、GaAs)和其它波段(如C波段、Ku波段)以及其它结构(如肖特基势垒结构)的IMPATT模式的雪崩二极管。     

W波段千瓦级正弦波导行波管电磁系统的理论研究

提出了一种可运用于W波段大功率行波管的两段式正弦波导电磁系统,设计了集中衰减器和输入输出结构,运用粒子模拟的方法研究了带状电子注与慢电磁波在该系统中的互作用结果.研究结果显示,该行波管能够在90-98GHz的频率范围内均获得1kW以上的峰值功率输出.这对宽带大功率毫米波辐射源的开发具有重要科学意义.     

一种新型结构的SIR双波段带阻滤波器

文章提出了一种新型的双波段带阻滤波器结构,其中2个平行连接的λ/4开路线采用阶梯阻抗谐振器结构,来实现双波段带阻特性,耦合横截面采用城墙式的形状,使得整体结构变得紧凑、尺寸变小;仿真设计了阻带中心频率分别为0.9 GHz和2.4 GHz的双波段带阻滤波器,仿真结果表明所设计的双波段带阻滤波器具有通带内插入损耗小、阻带特...     

VHF波段功率合成器的理论和设计

结合最新雷达研制工作的需要,介绍了VHF波段中集中参数Wilkinson功率合成器的设计理论和方法,并用微波仿真软件对其进行优化.通过制作并测试该功率合成器,验证了该设计方法的可行性.同时给出了实物照片和测试数据.该功率合成器适用于VHF波段的110MHz-140MHz,峰值功率可达到6KW,可作为独立的功率合成器,也可以用作功率合成的基本单元.     

高速铁路0.01～120 m波段轨道不平顺功率谱密度函数的构建

目前国内外铁路轨道不平顺功率谱密度(power spectral density, PSD)函数的表达式多种多样,但因检测仪器有效测量范围有限,其表征波段范围往往较窄,常以短波、中波或中长波等形式呈现,因此,开展更宽波段轨道不平顺功率谱密度函数的研究对铁道工程领域的科学研究和工程应用具有参考价值。本文对波磨小车与综合检测列车测得的高速铁路轨道(面)不平顺数据进行预处理,采用改进的周期图方法计算和分析其功率谱密度,总结其宽带和周期性成分特征;基于计算所获得的中位轨道不平顺功率谱密度,提出短波[0.01,1) m、中长波[1,120] m以及更宽波段0.01～120 m的轨道不平顺功率谱密度函数的拟合公式,并将本文提出的拟合谱与既有的典型谱进行比对分析。研究结果表明：高速铁路功率谱密度存在多个周期性成分,短波不平顺周期性成分主要与钢轨接头以及波磨相关,中长波不平顺周期性成分主要与无砟轨道结构和32 m简支梁桥的构造形式有关;所提出的短、中长波以及0.01～120 m波段的拟合公式能够很好地表征轨道不平顺功率谱密度的宽带波长特性,且参数少,形式简洁,适用性强。     

太赫兹波段树枝状三维各向同性左手材料设计及特性研究

基于微波段二维树枝状左手材料的设计思想,设计了太赫兹波段的三维各向同性左手材料结构单元模型.采用金属Drude模型,运用等效媒质理论,仿真模拟了结构单元的电磁响应特性,计算了结构单元的有关电磁参数,分析了其缺陷效应和吸波特性.结果表明折射率在太赫兹波段1.17¹.38 THz之间为负值,并通过模拟负折射验证了其左手特性;在缺陷严重情况下,其左手特性将消失;通过对模型进行改进,在1.47 THz处出现了一个吸收峰,吸收率高达98%.该模型结构简单,研究结果为采用自上而下的方法制备三维太赫兹波段左手材料指出了途径.