一种静电瞬态脉冲防护模块设计

随着电子系统及其组成部件日益精细化,由静电放电(ESD)造成产品失效的隐患越来越高,为有效抑制静电放电,文章研究并完成了瞬态脉冲抑制器件(TVS)的等效电路建模,以集总参数的椭圆低通滤波函数电路为原型,并结合TVS二极管寄生参数,设计了一款适用于超短波通信的静电磁脉冲防护模块,并完成仿真与测试。测试结果表明:在0~400 MHz频段内,防护模块的插入损耗小于0.36 dB;当输入静电脉冲峰值为6 kV时,响应时间小于0.6 ns,尖峰泄漏小于85 V,对静电脉冲有着一定的防护作用。

以工程实践创新能力为导向的“先进电子系统分析与设计”课程教学探索

探讨在"先进电子系统分析与设计"课程教学中以可编程片上系统为平台,以分层次、项目化的实验内容为主干,辅以团队竞争、网络沟通平台及开放式成绩评估等手段,培养学生的工程实践创新能力。

基于ADS的射频通信系统设计与分析

该文将射频前端发射部分和后端接收部分连通,构成射频收发系统,用ADS软件在射频段设计了完整的模拟和数字两种通信系统,分析了射频通信系统的时域波形、收发系统增益、眼图、灵敏度及线性度等性能参数,对眼图进行了优化,讨论了通信系统在射频段与普通频段的异同。同时,结合硬件测试数据,将仿真结果加入到实际教学环节,讨论了射频通信系统中的各个影响因素,在提高实验教学质量的同时,探索了实际无线环境对射频系统通信质量的具体要求。

一款航空VHF限幅器的设计与测试

为提高航空甚高频(VHF)通信设备的电磁防护能力,提出了一种基于PIN二极管的限幅器。采用先进设计系统(ADS)仿真研究了不同二极管级数对限幅器插入损耗以及限幅性能的影响,设计了一款由PIN对管并联结构、集总参数定向耦合器、整流电路与匹配电路相结合的半有源式限幅器,通过将部分干扰信号转变为直流的方式,为二极管提供偏置电压,降低限幅器的限幅电平。性能测试结果表明,在118~136 MHz的频率范围内,半有源式限幅器的插入损耗小于1 dB,输入输出端口的回波损耗大于20 dB,限幅电平小于7.5 dBm,功率容量大于25 dBm,实现了低插入损耗与高限幅性能。

低功耗宽带低噪声放大器的设计

分析低噪声放大器的设计原理,采用两级电流复用负反馈结构,基于砷化镓(Gallium Arsenide,GaAs)工艺,利用先进设计系统(Advanced Design System,ADS)软件仿真设计了一款低功耗宽带低噪声放大器芯片,该芯片尺寸仅为1.5 mm×0.9 mm×0.1 mm。通过对芯片性能进行测试,在频带6~12 GHz内,其增益约为23 dB,噪声系数≤1.1 dB,端口回波损耗≥12 dB,输出功率1 dB压缩点P^(-1)≥10 dBm,+5 V电源端口工作电流为17 mA。

窄带FBAR带通滤波器设计

由薄膜体声波谐振器构成的滤波器,其带宽受压电材料机电耦合系数的影响,较难实现窄带滤波器设计。使用ADS射频仿真软件设计了一种通带为1.18～1.20 GHz的窄带薄膜体声波滤波器,分别通过比较增加无源电容元件、改变串并联谐振器面积比、在压电振荡堆内增加一层非压电层和采用两个中心频率不同的薄膜体声波滤波器串联这四种方法,得出窄带薄膜体声波滤波器的优化设计方案。设计得到的滤波器突破了压电材料本身机电耦合系数限定的带宽值,实现了窄带要求,并且带外抑制以及带内插损等设计指标均满足要求。

Ku波段Wilkinson功分器仿真与设计

针对现有功分器设计方法存在的一些不足，提出一个Ku波段的一分四功分器的设计要求。结合ADS软件的速度快与HFSS的准确2个优点，协同使用2个仿真软件进行仿真，通过参数优化在短周期内设计一个Ku波段的一分四的Wilkinson微带线功分器。设计版图和腔体图并进行加工组装，通过调试测量该功分器最终达到设计目标：工作带宽为16～18 GHz，在工作带内驻波小于1．3，传输损耗小于7．1 dB，4个端口的隔离度大于17．5 dB。测试结果验证了该功分器设计方法的可行性。

一种改进型微带交指滤波器的仿真设计

针对微带交指滤波器KQ法及奇偶模阻抗法设计不够精确、不够简便的问题,研究了一种基于自互电容的终端短路式微带交指滤波器的设计方法,给出了详细的设计步骤及仿真设计实例。提出了一种微带交指滤波器的改进结构,该结构通过在交指滤波器的中间耦合节上增加一段λ0/8的微带线,使滤波器的3dB带宽从100MB减小到40MB,带内抖动减小了2.7dB,阻带衰减增加了2dB左右,该仿真结果证明了改进结构的有效性。

微带天线的设计和阻抗匹配

讨论了矩形微带天线工作原理、结构及其应用。介绍了设计中心频率为800 MHz矩形微带天线的整个流程,首先根据矩形微带天线设计公式计算出天线参数,然后在Ansoft公司的仿真软件HFSS中建立天线模型并对其仿真,通过调整天线模型得到最佳的天线参数使天线特性符合设计要求,最后利用Agilent公司的微波电路仿真软件先进设计系统ADS设计了微带天线的匹配网络。

L波段小信号放大器ADS设计与仿真

对小信号晶体管放大器的设计步骤、设计理论进行了阐述,利用ADS软件通过实例详细地设计了L波段小信号放大器,并给出了仿真结果。仿真结果表明,放大器匹配电路设计完全满足性能指标要求。本文提出的利用ADS软件对L波段的LNA和小信号功率放大器的设计方法可以加速放大器产品化进程,具有重要的实用价值。这种放大器主要应用于微波中继、数字音频卫星直播、全球定位系统等无线系统中。

基于SystemVue和ADS的微波电路设计实验教学研究

随着信息技术的高速发展,电子设备的工作频率日益提高。作为通信系统中的重要组成部分,微波电路的设计攸关重要。在设计中将微波电路与通信系统设计协同考虑,将有利于设计者从系统设计的角度,优化系统架构,协调基带和射频系统之间的指标分配等要求。采用SystemVue和ADS(Advanced Design System)两个仿真软件,可以在进行系统仿真的前提下,对其中的微波系统及单元电路进行设计,从而满足系统的设计需要。这种实验教学方法,兼顾了基带信号的处理和射频收发系统的各项指标需求,有利于学生进一步深入理解系统构成和微波电路的工作原理及在系统中的作用,从而培养学生的综合设计、研究和创新能力。

250万t/年常减压蒸馏装置常压塔先进控制设计

玉门油田分公司炼油化工总厂曾建立过"250万t/年常减压蒸馏装置先进控制"项目,项目是由玉门油田分公司组织实施的中国石油天然气股份公司科研与技术开发项目。在先进控制的应用中根据装置的特点和生产要求,精心设计阶跃测试计划,并保证测试的成功,从而为过程模型的辨识提供理想的数据。本文通过对玉门油田分公司炼化总厂"250万t/年常减压蒸馏装置"中常压塔部分的先进控制设计的简述,包括常压塔先进控制系统功能设计,常压塔动态机理模型的建立及线性化模型的建立,呈现出先进控制在常减压装置中的具体建设和使用情况。

一种L波段低噪声放大器的设计与仿真

研究射频电路前端的天线信号放大和抑制噪声,进行了加快低噪声放大器的设计,提出了一种利用史密斯圆图和ADS软件快速设计和仿真LNA的方法。设计时输入端采用最佳噪声匹配,以获得较小的噪声系数;输出端采用输出共轭匹配,以获得较高的功率增益和较好的输出驻波比。通过对一个L波段低噪声放大器的噪声系数、功率增益、输入输出驻波比等参数进行仿真,结果验证了上述的方法。经反复调整后放大器在L波段内噪声系数小于1dB,增益达30dB,输出驻波比小于1.5,满足了设计要求,对从事LNA的设计来说有着重要的参考价值。

功放的数字基带预失真系统研究与仿真

为了克服功率放大器的非线性失真和满足制定的功率谱密度要求,数字基带预失真技术以其良好的线性度、宽带宽、高效率和全自适应性等优点成为解决功率放大器非线性失真的问题。文中在详细地分析数字基带预失真系统原理和单位延迟抽头多项式模型的基础上,提出了具有记忆效应的数字基带预失真电路,并在ADS环境中实现了系统级仿真。仿真结果表明,系统对功率谱密度的改善最大能达到30dBm,具有很好的预失真效果。故构建的系统级仿真电路对实际的数字预失真系统设计起着重要的指导作用。

基于负载牵引技术的基站功率放大器设计

为了快速准确地设计出高功率基站功放,在研究负载牵引测试系统架构、原理和工作流程的基础上,采用安捷伦公司的先进设计系统软件内置负载牵引模块,应用负载牵引法设计了一款用于基站系统的功放。对完成匹配的功放进行优化仿真,得到了满足设计指标要求的匹配参数,再根据这些匹配参数制作实际功放,并对该功放进行实际测试,测试结果满足高增益、高输出功率、高效率和高线性度的要求,故在预失真线性化基础上,该功放能很好地应用于基站系统中,提高系统性能。

梳状线可调带通滤波器的设计与仿真

针对现有的微带可调滤波器中心频率调节范围较窄的问题，依据梳状滤波器的原理和变容二极管的特性，设计出一种梳状线可调带通滤波器，经ADS仿真可得其中心频率可调范围达到0．49～5．08GHz、相对带宽仅为6．1％～9．4％，该梳状线可调带通滤波器具有中心频率调节范围很宽、结构简单、易于实现、易于扩展等优点，在工程上具有一定的推广应用价值。

基于ADS实现RFID链路设计及仿真

射频收发信机是射频识别系统中的一个重要组成部分。为了加深对EPC Class 1 Generation 2协议的理解、完成链路预算及一些指标测试,该文利用ADS(Advanced Design System)仿真软件、89601 VSA(Vector Signal Analyzer)软件以及Agilent公司的各种仪器,外加一个真实的UHF频段的射频标签,来构成一个链路信号测试环境,这种新颖且相当具有实用价值的方案是对RFID(Radio Frequency Identification)阅读器及标签研发的一个强有力补充。通过仿真,深刻理解EPC Class1 Generation 2协议,完成了RFID链路的各种性能测试,为将来实际阅读器研发提供指导。

面向高阶调制的5G宽带射频功放数字预失真技术

在第5代无线通信系统(5G)中,射频(RF)功放(PAs)有着严重的非线性失真和强记忆效应,尤其是对于采用复杂的高阶调制系统,如16QAM、64QAM等。为了研究和提高宽带RF PAs的线性化能力,提出基于先进设计系统(advanced design system,ADS)设计的宽带RF PAs,工作的中心频率为3.55 GHz,采用记忆多项式(MP)模型构建数字预失真器,模型的归一化均方误差(NMSE)指标可达-33.28 d B。最后,采用带宽为100 MHz的16QAM或64QAM高阶调制的5G新空口(new radio,NR)信号,信号最大幅度值为9.899 d B,对中心频率为3.55 GHz的RF PAs进行预失真仿真验证。仿真结果表明,在16QAM调制方式下,邻信道功率比(ACPR)可分别改善20.13 dB和20.05 dB;在64QAM调制方式下,ACPR可分别改善18.35 dB和19.08 dB。实验测试结果表明,在16QAM调制方式下,ACPR分别改善15.81 dB和16.40 dB;在64QAM调制方式下,ACPR分别改善15.44 dB和15.82 dB。说明基于MP的数字预失真器对基于ADS的RF PAs的非线性具有明显的抑制作用。因此基于MP模型的数字预失真器可用于所提RF PAs的线性化,且采用16QAM调制方式比基于64QAM调制方式的预失真能力更强。

卫星导航接收机带外电磁干扰效应研究

针对导航接收机在带外电磁干扰下出现卫星跟踪丢失的现象,以导航接收机为研究对象,开展连续波电磁干扰注入效应试验,得到导航接收机在电磁干扰下的敏感阈值曲线。通过利用先进设计系统(advanced design system,ADS)电路仿真软件构建导航接收机射频前端电路,仿真分析结果表明带外电磁干扰下产生的副通道干扰是导致卫星跟踪丢失的主要原因。同时,通过数学模型分析和试验验证的方法,得知低次谐波敏感频段的效应机理与射频前端低噪声放大器有关,这对于提升导航接收机抗带外电磁干扰的能力具有一定指导意义。

分配路数和分配比均可重构功分器设计

为了改善功率分配比可重构功分器结构复杂、分配比例离散且所能应用范围受限等问题,基于可调反射移相器的特性参数分析,提出了一种新型的可重构功率分配器,只需要通过改变反射系数即可实现该功分器的分配路数和功率分配比例可调谐。设计分析了基于π型变换网络的可调反射移相器,通过改变调谐变容二极管两边的外置偏置电压进而实现反射系数可调,设计了一款分配路数和分配比多功能可重构功分器。与传统功分器相比,实现了功分器的多功能、功分比大范围内调谐和调谐方便等特点。通过先进设计系统(advanced design system,ADS)版图设计和实物加工测试,所设计的可重构功分器实现了1-5路分配路数可调,同时每一路功率分配比等功率输出(1∶1)和分配比在17.1~-33.1 dB和-16.7~33.3 dB可调输出,且实物结果与仿真结果基本吻合。