基于TM03模式的V波段同轴渡越时间振荡器设计

随着高功率微波源频率的提升,腔体尺寸会随着电磁波波长的缩短而减小,从而导致器件功率容量不足,增大了射频击穿、脉冲缩短的风险。为了提升高频器件的功率容量,提出了一种基于TM03模式的低表面场强V波段同轴渡越时间振荡器,通过引入TM03模式的方式在极高频下拓宽腔体的横向尺寸,从而降低表面场强,提升功率容量。为了激励TM03模式并使之成为器件主要工作模式,计算了束波互作用结构的色散曲线及耦合阻抗,通过腔体设计使TM03模式的相速度与电子速度同步并发生换能,从而获得较低的群速度以及较高的耦合阻抗,最终成功在慢波结构中建立起了TM03模式电磁场。随后的粒子模拟仿真表明,在二极管电压400 kV、电流5 kA的条件下,输出微波功率达440 MW,频率为62.25 GHz,转换效率为22%,最大表面场强为1.6 MV/cm。

一种V波段高效率5W GaN功率放大器MMIC

基于0.13μm SiC基GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,设计了一款V波段GaN功率放大器单片微波集成电路(MMIC)。该功率放大器MMIC采用三级放大拓扑结构以满足增益需求;使用高低阻抗微带传输线进行阻抗匹配,通过威尔金森功分器/合成器完成功率放大器的末端功率合成;通过对晶体管宽长比的设计与多胞晶体管的合成,实现了功率放大器的高功率稳定工作和高效率输出。经过测试,在59~61 GHz频率范围内,在占空比为20%、脉宽为100μs时,该功率放大器MMIC的饱和输出功率达到37 dBm以上,功率附加效率(PAE)大于21.1%,功率增益大于17 dB;连续波测试条件下输出功率大于36.8 dBm, PAE大于21%。该设计在输出功率和PAE上具有一定的优势。

V波段2W高效率GaN功率放大器MMIC的研制

由于氮化镓(GaN)具有高功率密度特性,因此GaN功率放大器在毫米波领域得到快速发展,其性能不断提升。基于此,采用0.13μm GaN工艺,研制了一款V波段高效率的GaN功率放大器单片微波集成电路(MMIC),对0.13μm GaN工艺和器件进行阐述。对功率放大器设计和制作进行研究,包括功率放大器的架构、电路实现以及功率合成和版图实现,并对功率放大器进行测试和结果分析,包括小信号特性和大信号特性。该功率放大器在40 GHz~75 GHz频段内,其饱和输出功率大于2 W,附加效率大于15%,功率增益大于18 dB,可广泛应用于毫米波雷达和通信领域。

V波段3W GaN功率放大器MMIC

以50μm厚的SiC为衬底,基于T型栅GaN HEMT工艺技术,设计并制作了一款V波段GaN功率放大器单片微波集成电路(MMIC)。该功率放大器MMIC电路采用三级放大拓扑结构进行设计;采用高低阻抗微带传输线进行阻抗匹配和片上功率合成;采用介质电容和薄膜电阻进行偏置网络设计,实现稳定工作和低损耗输出。经测试,在55~65 GHz频带内,漏极工作电压+20 V、栅极工作电压-2.3 V的偏置条件下,在占空比20%、脉宽100μs脉冲状态时,该功率放大器MMIC的饱和输出功率达到3 W以上,功率附加效率达到22%;连续波状态时,其饱和输出功率达到2.5 W以上,60 GHz时最高功率达到3 W。

一种V波段波导双工器的设计

双工器是现在电子系统中的常用器件。本文设计了毫米波V波段的波导双工器,它由H面T结与两个不同频段的波导滤波器构成。波导膜片滤波器的设计采用常规的设计方法完成。这种结构的特点是频段高、体积小、插损小,加工工艺要求高,信道之间的干扰小,重复性很高。

V波段波导-微带探针转换器设计

采用高频仿真软件HFSS仿真设计了V波段E面探针方式的波导-微带探针转换器结构,并加工制作了实物样件.经测试样件实测结果表明,在频率50～60 GHz的范围内,转换器的插入损耗＜0.5 dB,与仿真结果基本吻合,适合广泛工程应用.

一种平面结构的V波段上变频器

介绍了平面结构的V波段变频器 .该变频器采用平衡变频结构 ,变频电路主体为平面结构 ,同时采用了E面探针结构的波导微带转换作为射频信号输出 .文中给出了该上变频器的电路软件仿真结果和实测结果以及E面探针波导微带转换的仿真和测试结果 .最后给出了该上变频器的实物结构 .

Q/V波段空间行波管及应用

Q/V波段空间行波管具有工作频率高、带宽宽、传输速率快等优点。本文介绍了国内外Q/V波段螺旋线行波管的研究状况以及在未来空间应用情况。

V波段引信反侦察抗干扰性能研究

根据非大气窗口V波段大气衰减特性,通过仿真计算侦察机接收到的来自不同距离V波段引信的探测信号,分析V波段引信反侦察性能;仿真来自不同距离和功率有源干扰对于V波段引信的干信比值,并根据干信比值与有效干扰界之间的关系,对比窗口频段分析对引信实施干扰的效果。最后通过缩比试验验证V波段引信的抗干扰能力。通过仿真和实验,结果表明V波段毫米波引信虽探测距离受限,但隐蔽性好,抗有源干扰能力强。

V波段空间行波管研制

本文介绍了国内外V波段空间行波管研究进展,给出了作者在V波段空间行波管设计和性能测试结果。V波段空间行波管电子枪采用传统皮尔斯型电子枪,高频采用螺旋线结构,为了提高行波管效率,采用四降压收集极。测试结果表明在工作频带内V波段空间行波管连续波饱和输出功率超过20 W,总效率超过21.8%,行波管动态流通率超过98%,在整个工作频带内行波管饱和增益超过了43dB。

大功率V波段螺旋线行波管慢波结构设计模拟

针对大功率V波段螺旋线行波管进行了慢波结构的设计,并通过三维电磁模拟软件和三维大信号注波互作用模拟软件对慢波结构的冷特性和注波互作用特性进行了模拟,模拟结果显示,在频带52~62GHz范围内,输出功率大于200 W,增益大于43dB,电子效率大于19%。

V波段高频高功率波导隔离器设计

介绍了一种V波段高功率波导隔离器的设计方法,通过对高阶模和结式环行器工作原理的分析,利用HFSS仿真软件优化设计,并采用ANSYS热力学软件来校核功率容量,最终研制出的隔离器主要性能为:工作频率:59.5~63.5 GHz,电压驻波比≤1.22,插入损耗≤0.45 dB,隔离度≥22.4 dB,功率容量≥35 W,满足星载应用环境要求。器件通过了35 W功率试验考核。

紧凑型菱形缝隙V波段过模圆波导选模耦合器

设计了一种用于测量V波段过模高功率毫米波源在线功率的选模耦合器。利用小孔耦合理论和微元法对菱形耦合缝隙进行了理论分析,采用两组相同的菱形耦合缝隙实现选模功能,缩短了耦合器长度,增加了工作带宽。采用数值模拟的方法对耦合器结构进行优化设计,模拟结果表明:在60GHz频点处,TM01模耦合度约为50dB,TM02模耦合度仅为75dB,对TM02模的抑制度为25dB;在500MHz带宽内对TM02模的抑制度大于15dB,1GHz带宽内的抑制度大于10dB,可满足工作于TM01模的V波段高功率毫米波测试需求。同时针对工作于高次模TM0n(n=2,3,4,…)的器件设计了可抑制TM01模的耦合器,为高次模工作的高功率毫米波器件的在线功率测量和模式诊断提供了技术方案。

一种相位编码脉冲压缩V波段脉冲多普勒引信设计

为提高无线电引信的抗干扰能力,本文提出一种V波段的相位编码脉冲压缩多普勒引信,综合采用非大气窗口波段、脉内脉间相位编码、中频数字化、脉冲压缩及频域处理等多项技术,并详细介绍了各关键部分的实现方式,并进行了初步的抗干扰性能分析。

GaAs PHEMT工艺V波段有源二倍频器MMIC

基于标准GaAs赝配高电子迁移率晶体管（PHEMT）工艺,设计了一个输出频率在V波段的有源二倍频器单片微波集成电路（MMIC）,实现了高输出功率和良好的谐波抑制特性。芯片内部集成了180°马逊巴伦、对管变频和输出功率放大器等电路。重点优化设计了马逊巴伦的版图结构,在宽带内具有良好的相位和幅度特性;分析了对管变频结构电路的原理,确定其最佳工作电压在压断电压附近;设计了V波段两级放大器电路,对带内信号放大的同时抑制了带外谐波信号,提高了整个倍频器的输出功率。芯片采用微波探针台在片测试,在外加3.5 V电源电压下的工作电流为147 mA;输入功率为14 dBm时,在55-65 GHz输出带宽内的输出功率为13 dBm;带内基波抑制大于20 dBc,芯片面积为2.1 mm×1.3 mm。此倍频器MMIC可应用于V波段通信系统和微波测量系统。

V波段空间行波管输能系统匹配特性提升技术研究

输能系统是影响高频率毫米波行波管高效率输出的关键因素,为研制V波段30 W空间行波管,拓展V波段输能系统的带宽和提升与高频慢波系统的匹配特性,利用传输理论分析和仿真软件优化两种方式改善限制V波段螺旋线行波管宽带驻波比较高的问题,并根据公式推导和CST软件仿真结果开展工艺试验,验证新结构的大螺距绕线方案对改变传输匹配特性是否有效,最终证明了在57~63 GHz工作频带内驻波系数小于1.4,满足V波段空间行波管的使用需求。

V波段微带-波导过渡设计

本文介绍了一种应用于汽车防撞雷达收发前端测量的V波段微带-波导过渡设计。利用高频仿真软件HFSS对过渡结构进行了仿真优化并进行了实物制作。对过渡进行了测试并和仿真结果进行了对比分析。结果表明该过渡可以满足实际测试需求。

V波段宽带混频器的设计

宽带混频器由于其工作带宽大,变频损耗低,在通信、雷达以及微波毫米波测试仪器等系统得到广泛的应用。介绍了一种V波段鳍线单平衡混频器的设计过程并给出了测试结果。从单平衡混频器的基本原理出发,阐述了鳍线单平衡混频电路和矩形波导到鳍线的过渡结构的设计。最后制作出的宽带混频器在射频频率为50～75GHz的整个V波段内,变频损耗小于10dBm,并有良好的变频损耗平坦度。

基于功率合成技术的V波段倍频源

赫兹倍频链通过对低频段微波信号多次倍频,可以获得高稳定、低相位噪声的太赫兹频率源,应用前景广阔。倍频链越高频,需要驱动功率越不容易达到,为提高V波段倍频链功率,尝试了倍频功率合成方法,该方式与放大器功率合成相比,具有相位差影响和频率加倍的特点。研制出了V波段4路倍频源,对倍频合成工作原理、倍频效率和高次谐波抑制效果进行了验证。测试结果表明:在66～75GHz范围内,V波段倍频器均可获得20dBm以上的2次谐波倍频功率输出,最大功率为24dBm,带内波动约为4dB,功率合成效率大于85%。

一种V波段高中频混频器的设计

文章采用M/A COM公司的MA4E2037肖特基势垒二极管,设计了一种V波段高中频混频器。为了实现高中频(33GHz),设计了一个90°三分支定向耦合器用来输入本振信号和输出中频信号,在射频输入端,采用了低插入损耗的E面探针波导-微带转换过渡。通过优化匹配电路的参数,仿真结果显示变频损耗在58GHz～62GHz,范围内小于21dB,幅度平坦度小于2dB。