星间通信技术发展及共性问题研究

本文系统阐述了国外星间通信技术的发展、星间通信的不同类型。结合参加某星间通信方案论证研究,给出了实施星间链路所要解决的几个共性技术问题,并进行了概要分析。

射频与毫米波功率放大器新进展

近年来,随着5G演进和未来6G技术的研究与突破,以及在应用端如物联网、智能驾驶等领域的技术迭代升级,都对射频与毫米波系统的设计提出更多的需求和更高的要求。功率放大器作为发射机的关键部件,其特性直接影响发射系统的信号覆盖距离、传输质量和功耗等指标。为了研制高性能射频与毫米波功率放大器,提出了各种新技术。文章将从有源放大器、无源网络的传输线型实现、系统电路架构三方面对功率放大器取得的新进展进行介绍。

一种2～19GHz分布式功率放大器

对T型匹配网络构成的人工传输线的阻抗匹配特性进行了讨论,在此基础上,采用0.18μm CMOS工艺,设计了一种宽带分布式功率放大器。设计中,通过减小栅极人工传输线的吸收负载,在放大器输入端获得了良好的阻抗匹配;通过在放大器输出端增加1个L型阻抗匹配网络,实现了输出端阻抗匹配,同时有效提升了分布式放大器的增益和输出功率。仿真结果显示,该放大器3dB带宽达到17GHz,2-18GHz频率范围内,增益为10.5dB,带内增益平坦度为±0.5dB,输出功率为4.9-9.85dBm,PAE效率为5%-15.6%,表现出良好的综合性能。

2.5～14.5GHz分布式功率放大器设计

对分布式放大器的工作原理和人工传输线的阻抗特性进行了分析,在此基础上采用0.18μm CMOS工艺设计并实现了一种具有三级增益单元的分布式功率放大器.放大器中的增益单元采用了具有峰化电感的共源共栅放大器结构,并通过增大人工传输线的终端负载和优化片上电感的取值使放大器输入和输出端口具有良好的阻抗匹配,同时有效地提升了分布式功率放大器的增益和输出功率.芯片测试结果表明,该放大器3dB带宽达到12GHz(2.5~14.5GHz),3~14GHz频率范围内增益为9.8dB,带内增益平坦度为±1dB,输出功率为4.3~10.3dBm,功率附加效率为1.7%~6.9%.

一种基于0.18 μm CMOS工艺的分布式放大器设计

针对传输线理论在分布式放大器设计的应用中存在的问题进行了讨论,并基于阻抗匹配的思想,采用0.18μm CMOS工艺设计了一种均匀式宽带分布式放大器。设计中采用了峰化电感以提高放大器的增益,并通过优化人工传输线的吸收负载和片上匹配电感提升了分布式放大器的增益、带宽和输出功率。仿真实验结果显示该放大器在2-14 GHz频率范围内增益为11.5 dB,带内增益平坦度为±0.5 dB,输入回波损耗小于-11.7 dB,输出回波损耗小于-8.8 dB,3 dB带宽内输出功率为4-10.5 dBm,PAE效率为4.1%-18.3%,表现出了良好的综合性能。

任意多边形导体板的高频散射分析

结合微分长度绕射系数和一致性等效电磁流推导得到了微分边缘绕射系数 ,将任意观察方向上的远区散射场与任意方向入射的平面波以绕射系数形式联系起来 ,得到一种实用简便的高频散射计算方法。并以多边形平板为例验证了该方法。

分布式功率放大器研究进展

单片微波功率放大器在无线通信以及微波测试设备等众多领域中有着广泛的应用,而分布式功率放大器是实现宽带功率放大器的有效方法。文中介绍了分布式放大器的基本工作原理,在此基础上对国内外分布式功率放大器的研究现状进行了综述,指出了目前分布式功率放大器的几种主要研究方向和改进技术,并对现有的设计理论和方法进行了讨论与分析,最后给出了结论。

一种基于T型匹配网络的分布式功率放大器设计（英文）

基于T型匹配网络对分布式放大器的阻抗特性进行了分析,并设计了一个三级分布式功率放大器.设计中采用非均匀的T 型匹配网络结构使得与栅极和漏极相连的人工传输线阻抗逐级渐变,实现阻抗匹配的 同时提升了放大器的输出功率及效率.测试结果表明：该放大器在频带3 - 16.5 GHz带宽内平均增益为6dB,输入回波损耗小于-9.5 dB,输出回波损耗小于-8.5 dB;2 -16GHz频带内的1 dB增益压缩点处输出 功率达到3.6 -10. 6 dBm,功率附加效率为2%-12. 5%.电源电压为1.8 V 时放大器功耗为81 mW,芯片面积为0.91 mm×0.45 mm.

一种非均匀结构的分布式功率放大器的设计

宽带功率放大器的应用对于提升脉冲多普勒雷达等军用和民用系统的性能具有重要的意义。采用0.18μm CMOS工艺,设计了一种非均匀结构的宽带分布式功率放大器。采用峰化电感以提高放大器的增益,在漏极人工传输线的输出端增加L型匹配网络,改善了放大器的阻抗匹配特性。仿真结果表明,该放大器在1.5~15GHz频率范围内的增益为10.7dB,带内增益平坦度为±1dB;1dB压缩点处的输出功率为6.3~9.8dBm,PAE为6.8%~15%;饱和输出功率为9.4~12.3dBm,对应的PAE达到14%~26.7%,表现出良好的综合性能。

模式传输法计算腔体的RCS

腔体结构可以近似简化为通过接头相连接的多段近似规则波导腔体。波经过规则波导腔体可以用模式传输精确模拟 ,经过不规则过渡连接区的特性可以利用传输线的耦合波方程准确分析。根据微波等效网络原理 ,依次连接各段 ,可以求得不规则腔体结构的电磁散射和雷达散射截面。算例所得结果和其他方法吻合的很好。

基于遗传算法的共源级放大器优化设计

共源级放大器是模拟集成电路中最基础也是最重要的电路之一.针对共源级放大器的设计优化问题,在对放大器的工作原理进行理论分析的基础上建立了多目标设计优化的数学模型,并利用归一化方程改进了多目标的适应度函数,进而采用遗传算法对多目标优化模型进行求解,最终实现了对共源级放大器设计的优化.基于标准0.18μm CMOS工艺对优化方法的有效性进行了仿真实验验证,实验结果表明所提出的建模和优化方法能够快速而准确地进行模拟集成电路中放大器的辅助设计优化.

蒙城太阳射电频谱仪的定标

太阳射电爆发的动态频谱观测是研究太阳活动的重要手段之一.基于对2015年8月27日蒙城太阳射电频谱仪(Mc SRS)所观测得到一个M2.9级太阳耀斑光变特征的分析,发现由于仪器电子学上的问题,传统定标方法给出的结果并不理想.利用日本野边山的射电偏振仪(NoRP)/射电日像仪(NoRH)以及地球静止轨道环境业务卫星(GOES)的观测数据,结合有关辐射机制可以对定标方法进行改进.和传统的定标方法相比,改进后的定标结果和NoRP/NoRH的观测结果显示出更好的相关性,更好地揭示了耀斑射电频谱的演化规律.

微波高功率固态放大器技术综述

微波集成电路在民用和军用电子中起到至关重要的作用.在微波集成电路领域,高功率的功率放大器为发射机提供足够的信号功率输送到自由空间中,是其不可缺少的关键部件.基于学术研究和商用产品线情况,综述了微波功率放大器芯片的发展情况.首先讨论了各种微波毫米波功率放大器的制造技术,按照半导体器件可以归类为砷化镓、氮化镓、互补金属氧化物半导体和锗化硅等;接着讨论了微波芯片功放的设计技术用以满足高功率、宽带和高效率的指标要求;最后总结了各类微波固态功率放大器的工艺和设计技术,为芯片设计人员提供了全面的设计参考.

基于介质集成悬置槽线的差分至单端功分器

设计了一种基于介质集成悬置槽线的宽带差分至单端功分器。采用槽线与微带线耦合的差分过渡结构,实现了差分电路与单端电路的互连。在较宽的工作频率范围内实现了较好的共模噪声抑制。在10.52~15.58 GHz的频率范围内,测得差分端口处的回波损耗优于10 dB。输出端口在10.1~15 GHz的频率范围内保持15 dB以上的隔离度。差分工作模式下,功分器输出的两路信号具有幅值相等、相位相反的特点。所设计的电路基于多层板结构,将槽线及其核心电路悬置于多层板内置的腔体中,具有自封装、低辐射损耗等优势。

甚小口径终端功率放大链路的射频仿真

介绍了低成本VSAT的射频功率放大链的射频仿真设计情况。在仿真中,根据应用环境以及技术指标的要求,通过利用ANSOFT symphony软件进行了系统仿真选择了放大链路的放大级数以及各级的增益和功率输出值,同时,依据电路的空间要求以及低成本要求,选择了各级放大器的电路形式、采用的器件和基片材料,对各级放大电路利用MWOFFICE软件进行了仿真设计。并根据大系统的要求对该放大链提供了功率检测控制点和功率控制开关。研制结果该电路在5925MHz^6425MHz范围内增益为67分贝、通道起伏小于2分贝,输出功率为5W,开关比为30分贝,满足系统指标要求。

Ka波段高中频四次谐波混频器的实现

推导了反对接二级管混频原理与相差合成原理相结合实现四次谐波混频公式。结合公式提出了在Ka波段实现高中频四次谐波混频器的新的设计方案 ,进行了电路仿真并制作了混频器电路 ,通过仿真所得到的实验结果表明 。

宽带低附加相移可变增益放大器

基于130 nm BiCMOS(Bipolar Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺提出一款超宽带低附加相移可变增益放大器.该设计采用可变增益放大器和开关衰减器的组合结构,其中可变增益放大器在宽带、高效率的反馈式放大器的基础上通过改变偏置实现增益控制,而开关衰减器的应用在拓宽增益控制范围的同时减小了偏置变化范围,从而减小了不同增益状态下的附加相移.提取版图寄生参数后的仿真结果表明:在1.6 V供电电压下,该可变增益放大器在3.5~11 GHz范围内增益平坦度小于±0.75 dB,增益控制范围为-22~10 dB,增益步进值为0.5 dB,噪声系数小于6.5dB,不同增益状态下的附加相移小于±5°,电路输出1 dB压缩点大于12 dBm,动态功耗小于155 mW.该可变增益放大器拓扑在满足项目需求的同时为减小可变增益放大器的附加相移提供了一种思路.

基于耦合结构的双向可调无源互调参考源

文章针对无源互调测试领域中亟待解决的无源互调仪器测试校准问题提出了一种基于二极管非线性的人工可调互调参考源设计方法,该种结构使用新型的功率耦合电路网络实现了在双端口双向状态下同时输出可控的无源互调参考信号,两种验证拓扑均可在双路43dBm载波激励情况下产生小于-110dBm的可调三阶交调。这种被验证的双路互调参考输出结构在保留反射互调校准功能同时使得传输互调校准也成为可能。针对不同的测试需求还可以通过改变电路结构实现不同的互调调节区间,从而满足不同的互调动态范围的测试需求。在实际互调测试过程中,通过将该人工互调源接入测试回路同时调整偏置电压值,可实现在线的动态互调参考发生及互调测试仪器校准。该电路结构及基于该种结构的校准方法将有助于分析无源互调测试系统的误差水平并进一步指导提高互调仪器的测试准确度。

基于0.18-μm锗硅BiCMOS工艺的60 GHz匹配型高隔离小型化变压器巴伦

介绍了一种工作在60 GHz频率的具有输出端口间高隔离和全端口匹配特性的小型化变压器巴伦芯片,该芯片采用0.18-μm锗硅BiCMOS工艺设计并加工。通过在60 GHz变压器巴伦的输出端口之间引入隔离电路,提高巴伦的隔离度性能并改善输出端口匹配性能;在此基础上,提出了一种基于左手材料传输线的隔离电路,能大大改善传统隔离电路中分布式传输线尺寸大的问题;为了进一步实现巴伦的小型化,在设计中采用了负载电容补偿技术,同时能改善变压器巴伦输入端口的匹配性能。设计的巴伦芯片经过电磁场仿真,其结果与在片测试结果有较高的一致性,验证了提出的设计方法,设计的巴伦芯片具有全端口匹配和输出端口间高隔离度的特性。基于实测结果,在60 GHz频率处,设计的巴伦芯片实现了超过25 dB的输出端口隔离度和优于18 dB的输出端口回波损耗,且占用尺寸极小,仅为0.022 mm^(2)。

毫米波雷达前端芯片关键技术探讨

毫米波雷达的距离分辨率和最大可工作距离通常受雷达射频信号带宽和发射功率的限制,具有宽工作带宽、高输出功率、高灵敏度、高精度相位控制的毫米波雷达芯片是实现高性能毫米波雷达系统的关键。毫米波雷达芯片的设计难点主要集中在阻抗匹配、噪声降低、功率提升、相位控制等方面。因此,该文针对毫米波雷达前端芯片设计难点的关键解决技术进行探讨和综述。