Ka波段连续波9 W GaN功率放大器

本文研制了一款采用0.15μm碳化硅基氮化镓功率MMIC工艺的Ka波段连续波功率放大器芯片。功率放大器采用了3级共源级联结构。输出级采用了16个晶体管进行功率合成,有效地分散了热分布,输出匹配网络采用低损耗拓扑架构,保证了输出功率与附加效率。级间匹配采用了最大增益匹配,同时兼顾了小信号增益平坦度。在28 GHz~30 GHz内,小信号增益为25 dB,28 V偏置电压下连续波输出功率大于39 dBm,功率增益为17 dB,附加效率大于25%,热阻为1.41℃/W。输出功率为35 dBm时,IMD 3小于-25 dBc,芯片面积为3.0 mm×3.1 mm。

Ka波段双模螺旋线行波管的研制

本文介绍了一种Ka波段双模螺旋线行波管的研制情况,其工作频率范围为32~38GHz,工作电压为9.5kV,低模工作比为70%,峰值输出功率为150~200W;高模工作比为10%,峰值输出功率为300~400W。该Ka波段双模螺旋线行波管具有工作电压低、快速启动、可无环控工作的特点,适用于航外有源诱饵弹等多种应用场景。

Ka波段大回旋电子注介质加载回旋行波管输入耦合器研究

针对Ka波段大回旋电子注回旋行波管设计了一个TE 21模式输入耦合器。该输入耦合器结构为Y形功分器,将输入的矩形波导TE 10模式转换为圆波导的TE 21模式进行输出。本文对其转换原理进行了简要介绍,通过仿真确定了输入耦合器模型的参数,并加工出部件,并进行了实际测试,测试的结果满足Ka波段大回旋行波管的信号输入要求。

一次层状云弱降水过程的机载Ka波段云雷达探测特征分析

利用2019年11月17日一次层状云系弱降水过程中获取的机载Ka波段云雷达(Ka-band precipitation cloud radar,KPR)和云粒子测量系统(droplet measurement technologies,DMT)资料,将利用云粒子谱正演得到的雷达反射率因子(Z_(c))与KPR探测值(Z_(m))进行对比,并对影响两者偏差的成因进行探讨分析。结果发现:(1)在层状云内部,Z_(c)与Z_(m)有很好的一致性,两者之间的偏差和均方根偏差分别为4.1 dBZ和4.3 dBZ。(2)在KPR径向速度变化和速度谱宽较大的区域,或在云层比较薄的区域,Z_(c)与Z_(m)之间的偏差和均方根偏差变大,但在雷达反射率因子的变化趋势上有较好的一致性。(3)云粒子数浓度(N_(c))、云粒子有效直径和云中液态水含量的变化均对Z_(c)与Z_(m)之间的偏差有一定的影响,但偏差总体控制在±10 dBZ范围内。随着N_(c)的增大,两者之间的偏差变小,当N_(c)>200 cm^(-3)时,偏差大于10 dBZ的时次极少。当有效直径在50~230μm、液态水含量在0.15~0.50 g·m^(-3)范围内时,Z_(c)<Z_(m);当有效直径大于230μm、液态水含量大于0.50 g·m^(-3)时,Z_(c)>Z_(m)。

Ka波段自偏置微带环行器优化设计与仿真分析

基于BaM型六角铁氧体材料,利用有限元仿真软件建立微带环行器的三维电磁场模型,优化仿真设计Ka波段自偏置环行器的结构和尺寸,探究铁氧体基板厚度h、中心圆盘半径R_(0)以及大小Y结尺寸对环行器性能的影响。结果表明,在26~28GHz频率范围内,插入损耗S_(21)随着铁氧体基板厚度h增大而增大,隔离度S_(12)和回波损耗S_(11)随铁氧体基板厚度h和中心圆盘半径R_(0)先增大后减小;随着大小Y结长度和宽度的增大,回波损耗S_(11)和隔离度S_(12)均先增大后减小。经优化仿真后,在26~27.6GHz频率范围内,环行器插入损耗S_(21)均小于1dB,最小插入损耗为0.85dB,最大隔离度为53dB,隔离度S_(12)和回波损耗S_(11)均大于20dB的带宽约1.6GHz,器件整体尺寸为7mm×7 mm×0.4mm,具有良好的环行性能。

基于Ka波段电磁聚焦型介质超表面结构设计

Ka波段是指频率在26.5~40 GHz的微波频段,具有高速率、高带宽、低延迟等优点,被广泛应用于卫星通信、雷达、无线电导航等领域。电磁聚焦型介质超表面可以实现对电磁波的聚焦,能够弥补Ka波段信号传输距离短、易受雨雪天气干扰的缺点,提高信号的利用率,因此受到研究人员的广泛关注。在此主要研究基于Ka波段的电磁聚焦超表面结构设计,(1)利用CST软件设计一款Ka波段圆极化波入射的全介质单元结构,该结构可以将圆极化平面波聚焦。(2)利用CST软件设计一个线极化波入射波的电磁聚焦透镜。

改进面向对象的Ka波段SAR影像分类研究

Ka波段波长为9 mm,由于其波长较短,因此成像过程中能够获取长波段无法获取的丰富的纹理信息。然而由于合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)影像只有单一波段,因此一般的分类方法不适用于SAR影像。本文采用改进面向对象的分类方法对Ka波段SAR影像进行分类实验。实验过程中,首先利用Lee滤波对影像进行降噪处理。然后分别利用多尺度分割算法和Fullλ-Schedule算法对影像进行分割和合并处理。基于上述分割和合并的结果,结合可见光数据和实际踏勘数据训练像素样本。最后,论文采用改进分类器动态选择法进行了决策级融合,获取得到最终分类结果。论文利用陕西阎良地区的机载Ka波段数据进行了分类实验,并且结合“资源三号”多光谱数据以及野外调研数据对分类结果进行精度评价。实验表明,使用内符合精度进行评判时,采用改进面向对象分类方法的Ka波段SAR影像分类精度可以达到94.81%,光学影像的分类精度可以达到94.89%。使用外符合精度进行评判时,Ka波段SAR影像的分类精度可以达到97.52%,光学影像的分类精度可以达到97.03%。综上所述,改进面向对象的分类方法可用于Ka波段SAR影像分类,并具有良好的应用前景。

Ka波段倍频放大组件

报道了Ka波段倍频放大组件的研究结果 .将厘米波信号通过FET二次倍频和PHEMT四次倍频方式提升到Ka波段 ,并通过功率放大器获得输出频率在 2 4～ 3 0 .4GHz范围内 ,最大的倍频增益为 16.6dB ,输出功率大于 5 0mW ,最大输出功率大于 10 0mW .

Ka波段GaN HEMT大功率、高效率放大器MMIC

采用GaN HEMT工艺,解决了GaN功率HEMT材料结构、大信号模型提取、电路设计、芯片测试等难题,分析了如何提高电路效率,并利用ADS软件对电路进行了原理图与版图优化设计,成功研制出Ka波段GaN大功率、高效率功率放大器MMIC。该单片功率放大器包含三级级联放大电路,采用了Wilkinson功率分配/合成网络,采用阻性网络消除奇模振荡,输入/输出阻抗均匹配至50Ω。电路在34～36 GHz下,饱和输出功率大于6 W,功率增益大于13 dB,功率附加效率大于15%,芯片尺寸3.5 mm×1.8 mm,与目前国际报道的最好水平相当。

Ka波段全相参雷达收发射频前端系统组件研制

提出了一种Ka波段全相参雷达收发前端电路的设计方法,该设计方法综合考虑了收发变频本振(频综)和收发射频前端电路的特点和设计要求,对上/下变频的频率分配进行优化规划,充分利用了直接数字频率合成(DDS)、锁相环(PLL)和FPGA等的优点,从而既降低本振的实现难度,又可在频谱纯度(相噪和杂散水平)与变频时间等关键技术指标上得到了较高的综合表现。基于此,研制实现了一款性能优良的Ka波段全相参雷达收发前端系统组件,该组件已成功地应用在某Ka波段全相参雷达系统中。实测结果表明:当S/C波段的PLL本振源最小步进15MHz、带宽480MHz时,发射端杂散电平小于-65dBc,接收端杂散小于-70dBc,相噪水平优于-94dBc/Hz@1kHz,系统最大变频(频差480MHz)时间小于15μs。

Ka波段降雨衰减与去极化效应

研究了Ka波段降雨引起的衰减与去极化效应.根据ITU R提出的雨衰减预报模型,结合日本N STAR卫星参数,计算了我国某些城市的地 空雨衰减量.将离散雨介质视为一随机系统,利用系统辨识的方法,结合某市的实验数据得到了一个计算去极化分辨率的序列模型.计算结果表明此方法是简便、有效的.

Ka波段硅基MEMS滤波器

滤波器是微波毫米波电路中的一个重要部件,本文介绍了采用基片集成波导技术和ICP深刻蚀微机械通孔阵列的硅基MEMS滤波器。设计制作了MEMS滤波器的核心部件谐振器,测试结果显示该谐振器无载Q值大于180,频率误差控制在2%以内。以此为基础采用理论计算与实验设计相结合的方法设计了一个Ka波段硅基MEMS滤波器。滤波器中心频率为30.3GHz,插入损耗1.5dB,相对带宽5%。芯片尺寸为10.0mm×2.8mm×0.4mm。

基于机载Ka波段云雷达和粒子测量系统同步观测的积层混合云对流泡特征

利用机载Ka波段云雷达(Airborne Ka-Band Precipitation Cloud Radar, KPR)和粒子测量系统(Droplet Measurement Technologies, DMT),分析了2018年4月22日黄淮气旋背景系统下积层混合云中对流泡的动力和微物理特征。首先,对Ka波段云雷达观测的山东地区春季36个对流泡样本按照回波强度、水平尺度、回波顶高三个参量进行统计,结果表明平均回波强度为20~30 d BZ的对流泡占69%。对流泡水平尺度为15~30 km,占61%。对流泡最大回波顶高集中在6~8 km,比周边层云高2~4 km。之后,对4月22日积层混合云中的对流泡个例微物理参数进行统计,结果表明对流泡内部以上升气流为主,最大上升气流速度达到1.35 m s^-1,平均上升气流速度为0.22 m s^-1;对流泡内过冷水含量比较高,最大含水量为0.34 g m^-3,平均含水量为0.15 g m^-3。对流泡内冰晶数浓度是泡外的5.5倍,平均直径是泡外的1.7倍。结合云粒子图像探头,发现对流泡前沿和尾部冰粒子以柱状和辐枝状为主,而对流泡核心区域冰粒子以聚合体形式存在。冰粒子通过凇附过程和碰并过程增长,过冷水含量不足时冰粒子的凇附增长形成柱状粒子,含量充足时可迅速凇附成霰粒子。对流泡内降水形成的微物理机制不完全相同,主要依赖过冷水含量。当云中有充足的过冷水分布时,高层冰晶通过凇附增长形成霰粒子,通过融化层后形成降水;当云中缺少过冷水时,降水的形成主要通过水汽凝华过程形成冰雪晶,然后雪晶通过聚合过程实现增长。

Ka波段移动卫星信道的综合模型及误码率分析

在分析Ka波段移动卫星信道的统计特性的基础上,建立了包括多径衰落、阴影遮蔽以及Ka波段所特有的雨衰影响的Ka波段移动卫星信道的综合模型,并进行了系统性能的实验仿真.同时通过理论计算,给出了该信道误码率的理论上限,并与仿真结果进行比较,证明了Ka波段移动卫星信道模型的合理性.该模型为分析系统的性能提供了一个有力的系统平台.

用于安检应用的Ka波段毫米波成像平台研究

本篇文章介绍了用于安检的Ka波段毫米波成像平台,其中Ka波段接收机射频前端为直接检波体制,采用自行研制的MMIC LNA,在RT/duroid 5880基片上进行级联。利用扇叶切割天线波束产生交流视频信号,去除直流噪声。制作的毫米波成像平台由单片机控制可以进行二维扫描,并将视频信号进行采集处理,传输给计算机得到毫米波图像。对毫米波接收机放大器模块和检波器进行了性能测试,并利用成像平台对藏有金属的假肢进行成像实验,得到的毫米波图片大致显示出假肢和金属的形状,表明本毫米波成像平台可以用于检测诸如藏在假肢中的枪支等违禁品。

自适应TDMA抗雨衰对策在Ka波段卫星通信中的应用

自适应TDMA是一种非常有效的Ka波段卫星通信抗雨衰对策。本文研究了自适应TDMA的解决方案 ,包括地球站结构、帧结构安排、系统体系结构和链路质量估计及其传输。本文可为Ka波段卫星通信设计人员提供TDMA系统设计的参考。

Ka波段二倍频器的研究与设计

利用反向并联二极管对的二倍频原理,设计了Ka波段二倍频器。用高级设计系统ADS设计软件包的射频设计软件对二倍频器的电路进行了模型设计和仿真分析,并对设计出的二倍频器进行了整体优化,研制了Ka波段的二倍频器;在整个Ka波段内的变频损耗为11.2±1.8 dB,减少了设计的理想模型与实际参数的偏差。

Ka波段多波束卫星通信降雨衰减功率优化法

降雨衰减是影响Ka波段卫星通信系统传输质量及系统性能的主要因素之一。为了保证卫星通信链路的传输质量,根据我国的降雨统计数据,计算得到了Ka波段降雨衰减的等值分布图,并采用功率优化法对多波束天线系统的转发器功率进行优化分配,以补偿降雨衰减的影响。研究结果表明,该方法在减小降雨衰减对通信传输质量的影响方面具有较好的效果。

Ka波段毫米波云雷达数据质量控制方法

针对国内首部固态、多观测模式体制的Ka波段毫米波云雷达观测资料,提出速度模糊、噪点-径向干扰杂波和悬浮物杂波的质量控制方法,并对方法效果进行了检验和分析.结果表明,该方法具有很好的成功率和稳定性,15个云过程检验的退模糊成功率都达到100%;能准确判断出速度模糊和类型并纠正平均多普勒速度和谱宽;能较好地滤除噪点和径向干扰杂波,并对缺测进行补值;能较好去除低空悬浮物杂波,同时保留小尺度的云.

Ka波段TM_(02)模式低磁场相对论返波管初步实验研究

对Ka波段TM_(02)模式低磁场相对论返波管的结构特点、工作原理进行了介绍,详细分析了该器件以TM_(02)模工作的模式选择机制。通过粒子模拟,该器件在1T引导磁场下获得了功率为493MW、频率29.3GHz的微波输出,工作模式及频率与理论设计相一致。随后,基于模拟中的结构参数开展了初步的实验研究,当二极管电压为580kV、电流为3.56kA、引导磁场1T时,获得了功率286MW、频率29.3GHz、脉宽约10ns的微波输出。实验获得的微波频率与数值模拟一致,但是微波功率与数值模拟结果有明显差异,并且微波脉冲后沿有明显的缩短,分析认为在低磁场下后端谐振腔链受到电子轰击是导致该问题的主要原因。