MIMO雷达近场成像校准与互耦合补偿方法

毫米波频段的合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)因拥有良好的方位向分辨率而受到广泛关注,同时在发射端和接收端采用多根天线多输入多输出(Multiple⁃Input Multiple⁃Output,MIMO)的方式可以极大提高信道容量。然而MIMO⁃SAR图像重建计算较为复杂,且多个通道间幅相不一致和相互耦合容易导致图像出现伪影,严重影响成图质量。基于此,本文对引入非均匀快速傅里叶变换(Nonuniform Fast Fourier Trans⁃form,NUFFT)简化的距离迁移算法(Range Migration Algorithm,RMA)成像算法进行了研究;在分析扫描架运动抖动对相位影响的基础上,探究了通过照射金属反射面的MIMO阵列校准方法,实现了192个通道的同时校准;并搭建了毫米波SAR系统实验平台,对伪影消除、成像分辨率等开展了验证实验。实验结果实现了图像重构,成像分辨率达到了2 mm,完成200 mm×200 mm孔径扫描时间缩短至120 s。

串联叠加式固态脉冲调制器的设计

介绍了固态调制器电路常用的拓扑结构,讨论了开关直接串联与加法器叠加两种拓扑结构的特点。设计了基于IGBT的串联叠加式固态刚管脉冲调制器,调制器通过充电电源变压器实现电位隔离,采用6路调制单元串联叠加,并利用脉冲变压器升压至40 kV。重点讨论了该类型调制器研制中的关键技术,分析了脉冲变压器铁芯饱和现象并提出解决方法;讨论了吸收电路的计算选取,给出了有无吸收电路时,IGBT的C、E两端电压波形;分析并解决了脉冲波形过冲控制以及电磁干扰噪声抑制问题。

一种适用于大功率IGBT模块串联工作的新型驱动电路

介绍了一种基于IGD515EI构成的IGBT串联应用的驱动电路,能够提供最大15A的驱动电流,采用光纤传输控制信号,解决了所有与MOSFET和IGBT有关的驱动、保护和电位隔离问题。应用结果表明,该驱动电路使用简单、可靠,具有优良的驱动和保护性能,尤其是其联合运用端口的设计非常适用于IGBT的串联使用。采用串联IGBT作为刚管调制器的放电开关,解决了单只IGBT耐压不够的问题。文中还介绍了IGBT栅极驱动电路和IGBT电压均衡电路的设计方法,并给出调制器的输出波形。

一种C波段宽带速调管发射机的设计

介绍了一种C波段宽带速调管发射机的设计,叙述了发射机的组成形式并给出其主要性能指标,重点介绍宽带速调管、回扫电源技术、固态调制器,解决了等激励条件下速调管输出功率起伏较大及散热问题。

IGBT串联技术在固态刚管调制器中的应用

介绍了一种固态刚管调制器的方案和原理,该调制器使用6只1.2 kV/200 A绝缘栅双极型晶体管串联作为放电开关,讨论了刚管调制器设计的难点和解决方法。设计中采用脉冲顶部补偿电路以减小储能电容值,避免使用撬帮电路;详细分析了均压电路的计算方法,并从关断缓冲电路角度讨论了吸收电容计算,依据绝缘栅双极型晶体管伏安特性曲线选取合适的电容值。结合具体课题,给出了相关的试验波形,肯定了固态刚管调制器在工程上的价值。

一种适用于SKA低频孔径阵列的接收模块设计

本文介绍了一种高集成度SKA低频孔径阵列接收模块设计,从系统射频链路设计角度分析了接收模块指标需求,针对32通道接收模块的测试结果表明,模块增益约18dB,P1dB约14dBm,OIP3优于25dB。

一种基于SiGe BiCMOS工艺的X波段4×4片上Butler矩阵设计

本设计基于0.18μm SiGe BiCMOS工艺设计了一款X波段Butler矩阵芯片。芯片由90°耦合器、移相器、交叉耦合器组成。详细分析了芯片中个单元电路设计及可能存在的问题。测试结果表明,在9.5-10.5 GHz的设计频段内,可同时输出4个波束,插入损耗小于2.5dB。

一种片上同时多波束形成及切换设计方法

本文介绍了一种面向相控阵的片上同时多波束形成及切换系统设计方法,该方法可根据后端计算能力自由输出任意多个波束,实现全空域覆盖,并研制了原理样机,暗室测试结果表明可实现同时多波束输出。

食品辐照加速器用脉冲源的设计

介绍了所设计的一种食品辐照加速器用5.5MW脉冲源,它采用放大链形式,末级为速调管放大器,使用典型的线型调制器;阐述了工程应用中脉冲源各主要电路参数的计算和选择,详细说明了其中关键器件闸流管的应用;最后给出了样机的测试波形。结果证明,该体制的脉冲源可安全可靠地应用于民用加速器中。

130MW大功率线型脉冲调制器的设计与研究

为解决国家同步辐射实验室直线微波源末级放大器速调管来源及满足后期升能的需要,研制了6台大功率线型脉冲调制器,作为E3730A速调管的阴极脉冲调制器,该调制器采用恒流充电高压逆变电源为调制器人工线(PFN)充电,输出130MW脉冲功率。对该调制器的设计原理进行了介绍,对其放电电路、放电开关、充电电路的工程实现进行了分析,详细讨论了旁路电路的作用及工程设计,指出采用同轴电缆传输高压充电能量必须采用旁路电路的必要性,最终给出了调制器的研制结果及应用情况。

大功率调制器的固态反馈型de-Q充电技术

主要介绍一种大功率高压线型脉冲调制器固态反馈型de-Q电路的设计过程,对其工作原理进行了介绍,给出了这种电路可靠工作的必要条件,对有关公式进行了推导,最终给出了应用实例的工作波形与结果。

一种高功率发射机的设计与控制方法

重点介绍一种高功率双机热备份发射机的设计与控制方法。该发射系统采用两个完全相同的发射机,分别经过各自的输出馈线,通过电动波导开关连接到天线,通过发射机对波导开关的对应控制从而实现对发射机的自动切换。对发射机的双机热备份工程实现进行了分析,对波导开关及其控制装置的应用与控制实现进行了介绍,最后给出了发射系统切换控制及其可靠性改善的效果。

一种多注速调管发射机的设计

介绍了一种多注速调管发射机。在数百千瓦功率电平上,多注速调管具有频带宽、工作电压低、体积小、重量轻、增益和效率高等特点,可根据系统要求,设计出性能不同的发射机,所以许多雷达选用多注速调管作为末极发射管。文中对多注速调管的使用、高压电源和控保电路进行了阐述,着重介绍了栅极调制器设计方法及刚管的参数选择,最后给出本系统的测试结果。

120nm SiGe BiCMOS 90～100GHz低噪声放大器

基于IBM8HP 120nm SiGe BiCMOS工艺,分析了晶体管的最小噪声系数和最大可用增益特性。采用两级Cascode放大器级联结构,研制出一种频带为90~100GHz的低噪声放大器(LNA)。详细分析了Cascode放大器潜在的自激可能性,采用串联小电阻的方式消除不稳定性。与电磁仿真软件Sonnet联合仿真,结果表明,在频带内,放大器的输入反射系数S_(11)<-18dB,输出反射系数S_(22)<-12dB;在94GHz处,噪声系数为8dB,增益为14.75dB,输出1dB压缩点功率为-7.9dBm;在1.8V供电电压下,整个电路的功耗为14.42mW。该放大器具有低噪声、低功耗的特点。

应用于有源相控阵的锁相环分频器设计

文章基于130 nm SiGe BiCMOS工艺设计实现了一种1×7的二分频器链,链路前四级采用电流型逻辑(current mode logic,CML)实现,后三级采用电压型逻辑(voltage mode logic,VML)实现;并设计了电平转换模块,解决2种形式电路匹配问题,实现链路前后的级联。此外完成了分频器链的版图设计,尺寸为1146×647μm^(2),并对分频器进行仿真实验,在20 GHz的输入信号下,得到156.25 MHz的信号输出,实现128分频。最后进行系统仿真,将该分频器链应用到锁相环(phase locked loop,PLL)系统的反馈回路中,当输入参考信号为156.25 MHz时,经过400 ns后PLL进入锁定状态,输出信号频率为20 GHz,实现了128倍的频率放大。

固态调制开关设计与实验

随着半导体器件研制及其应用的发展,使得以大功率半导体开关器件作为固态的调制开关,在高压脉冲调制器中的应用越来越多。基于模块化设计的思想,设计了基于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)串联的固态调制开关模块,并讨论了该模块的技术难点,同时通过实验验证了单个固态调制开关模块的性能,在此基础上,进行两个固态调制开关模块串联的实验,进一步验证了其性能,并给出了实验波形。

SKA中频孔径阵列分级波束形成系统设计与验证

平方公里阵列射电望远镜SKA中频孔径阵列,是下一代全数字阵列最具代表性的装置之一,其所面临的技术挑战是在成本可接受的条件下实现足够灵活的波束形成。本文阐述了一种中频孔径阵列分级波束形成架构的设计和验证。这种新型的分级波束形成架构基于真延时与波束切换技术。将此波束形成系统与致密排布的维瓦尔第天线前端集成后,系统能够根据不同的后端处理能力,同时输出2至16个波束,覆盖90°全空域。

一种W波段SiGe BiCMOS平衡式功率放大器

基于0.13μm SiGe BiCMOS工艺,设计了一种W波段平衡式功率放大器。采用了由两个单级放大器和两个3dB差分正交耦合器组成的全差分结构。采用变压器匹配网络,实现了良好的输入与输出匹配性能。利用三维电磁场仿真软件进行了电磁仿真。仿真结果表明,在90～100GHz频段内,输入与输出的匹配良好,输入反射系数S11小于-17dB,输出反射系数S22小于-14dB。在94GHz频率处,小信号增益为6.1dB,输出1dB压缩点功率为10.2dBm。芯片尺寸为1.22mm×1.42mm。该功率放大器适用于通信、雷达、成像等领域。

速调管阴极刚性调制器充电电源的设计

对刚性调制器和线性调制器进行了比较,因刚性调制器的性能更好,决定将原线性调制器改为刚性调制器,并重新研制充电电源;介绍了速调管阴极刚性调制器的技术指标,罗列了选择充电电源的最佳方案即高频逆变式充电方式的原因。为了满足调制器要求的输入电压大范围的变化,电源采用二级变换器,即Buck+高频逆变充电的拓扑形式;分别对Buck变换器和高频逆变充电电源主要元器件的设计方法进行了理论推导和重点论述,并给出了实际参数,最后阐述了电源控保电路及电源电磁兼容性设计的设计理念,给出了电源实验波形,电源效率达90%,实验结果充分证明该Buck+高频逆变充电的二级电源是一种很好的充电电源拓扑形式。

世界最大综合孔径望远镜SKA低频数字阵列系统研究

数字阵列技术的不断进步促进了其在射电天文、雷达、深空探测等领域新一代探测装置的诞生与发展.本文阐述了国际大科学装置平方公里阵(SKA)及国内外新一代射电望远镜装置的发展趋势,依据当前数字阵列技术,对新一代数字阵列架构的射电天文望远镜进行了研究,分析其系统架构、典型特点、性能优势.结合课题组参加SKA孔径阵列工作包的研究内容,讨论了3种低频孔径阵列系统架构方案及特点,探讨了具有实用价值的系统实施方案.