基于超表面的超宽带低剖面宽角扫描相控阵天线

为满足多功能电子系统对天线带宽、天线剖面和波束覆盖范围的需求,提出了一种工作在6~18 GHz的平面双极化低剖面宽角扫描相控阵天线.首先,为了抑制由非平衡短路式巴伦引入的天线带内寄生谐振模式从而拓展天线带宽,在天线阵列中加入了由短路金属柱和印制金属盘构成的脊型结构;然后,设计了基于超表面的宽角扫描阻抗匹配层,以降低波束扫描时的反射损耗;此外,在该天线的介质层中设计了周期性分布的空气孔,以降低天线辐射体周围的有效介电常数,进而消除波束扫描时的表面波激励.基于上述方法,利用多层印制电路板工艺,在保持天线低剖面特性的同时实现了超宽带宽角扫描性能.仿真结果表明,该阵列在典型方位角φ=90°和φ=0°分别具备±75°和±60°的波束扫描能力,且阵列剖面高度小于3.52mm.为了验证该设计的正确性,制作了一个阵列规模为8×8的双极化天线样机并对其进行实验,实验结果与仿真结果吻合较好.该天线具有超宽带、低剖面、宽角扫描特点,为多功能电子系统提供了一种新颖的天线阵结构.

多层圆片级堆叠THz硅微波导结构的制作

基于微电子机械系统(MEMS)工艺,提出一种多层圆片堆叠的THz硅微波导结构及其制作方法。为了验证该结构在制作THz无源器件中的优势,基于6层圆片堆叠的硅微波导结构,设计了一种中心频率365 GHz、带宽80 GHz的功率分配/合成结构,并对其进行了仿真。研究了制作该结构的工艺流程,攻克了工艺过程中的关键技术,包括硅深槽刻蚀技术和多层热压键合技术,并给出了工艺结果。最终实现了多层圆片堆叠功率分配/合成结构的工艺制作和测试。测试结果表明,尽管样品的插入损耗较仿真值增加3 dB左右,考虑到加工误差和夹具损耗等情况,样品主要技术指标与设计值较为一致。

频率可重构的微波煤炭脱硫实验装置

国内外现有实验结果已经初步证明微波脱除煤中硫具有很好的效果,但是对其反应机理和最优条件尚无认知,尤其无法确定微波脱硫的最佳工作频率。该文基于这一应用需要,提出了一种频率可重构的实验装置,包括宽带微波源、宽带微波传输系统和频率可重构的反应腔,介绍了反应腔的实现原理和设计流程。相较传统微波反应装置,该设计结构简单、成本低廉,可实现大于67%可调范围(500～1 000 MHz)的谐振式工作。这就能有效地开展微波煤炭脱硫实验,在较低输入功率下,准确认知最优反应频率和工作条件。该套装置也可以适用于相关微波化学反应实验。

一种基于MEMS工艺的365 GHz硅微波导垂直转接结构

基于微电子机械系统(MEMS)工艺设计并制作了一种THz垂直转接结构,该结构采用6层硅片堆叠的硅微波导形式。理论分析计算了垂直转接结构的参数,并使用三维电磁场分析软件HFSS对该结构进行了模拟仿真。设计得到了中心频率为365 GHz、带宽为80 GHz、芯片尺寸为10 mm×7 mm×2.7 mm的THz垂直转接结构。给出了一套基于MEMS工艺的硅微波导的制作流程,制作了365 GHz垂直转接结构并对其进行测试。获得的THz垂直转接结构的回波损耗随频率变化的测试结果与仿真结果基本一致。采用MEMS工艺制作的硅微波导垂直转接结构具有精度高、一致性好、成本低的特点,满足THz器件的发展需求。

采用交叉乘模法产生宽带正交信号

为了获得宽频带正交信号;采用了对经过RC-CR移相网络获得的窄带正交信号进行取模并交叉相乘的方法(交叉乘模法);通过详细的数学推导证明了该方法扩展普通RC-CR移相网络的可行性,并采用安捷伦(Agilent)公司的ADS(AdvancedDesign System)软件进行建模仿真验证;获得了与数学推导一致的结果;得到了该交叉乘模法可扩展普通RC-CR移相网络的通频带,可用来产生宽频带正交信号的结论。

多模基片集成波导波束成形网络的散射矩阵分析及应用

通过对多模波束成形网络散射矩阵的分析,我们在介质基片Rogers5880上设计并加工了基于多模基片集成波导的波束成形网络。这一新型的结构不仅具有传统波束成形网络(如Butler矩阵)的优良性能,而且具有诸如小型化和辐射功率高等一系列优点。将这一结构与基片集成波导缝隙阵天线相级联,可集成为平面多波束天线阵。测试结果表明这种多模波束成形网络适用于微波毫米波多波束智能天线系统,且与仿真分析相比具有较好的一致性。

高频无线通信系统及关键器件技术研究

随着无线接入业务的快速发展，有限的频谱资源和迅速增长的高速业务需求之间的矛盾日益突出，推动信息技术进入了开发高频频谱资源的关键时期。机-星／星-星间大容量高速通信、高速战术数据链、高清电视、个人手持无线终端等军民应用都对无线高速传输提出了更高要求。这些应用要求提供的数据速率高达Gbps甚至数十Gbps，远远超过了目前无线通信系统所能提供的传输能力。为解决这一矛盾，本项目在国家973计划、863汁划重大项目支持下，开展以毫米波和太赫兹波（THz）为代表的高频无线传输技术基础研究，旨在突破调制器、天线及等核心器件的高频化、小型化和宽频覆盖等问题，并构建Gpbs的高频无线通信系统。