面向环境射频能量收集的宽频整流电路

整流电路是射频能量回收系统的核心,能够将射频能量转换为直流。但由于整流电路中使用的二极管具有非线性特性,导致整流效率会随频率变化而降低。为解决这一问题,本文提出一种具有宽频带的整流电路,它通过采用与二极管串联的短路线、与二极管并联的开路线以及多级微带线结构来调整阻抗匹配,实现了在宽频带范围内的高转换效率。设计的整流电路在0 dBm的输入功率下,从1.7~2.7 GHz,均达到50%的整流转换效率,最高整流转换效率为63.3%。该宽带整流电路可以运用在无线能量收集系统中。

基于THz-TDR的芯片金属微带线缺陷检测

针对体积小、走线密集、集成度高的封装芯片缺陷检测,目前的主要检测手段存在精度低、周期长等缺点。为弥补传统检测方法的不足,作者结合太赫兹技术与时域反射技术,探究对芯片上金属导线缺陷检测的可行性。首先在不同宽度的金属微带线上加工了不同比例的凸起、凹槽缺陷,模拟集成芯片中金属导线的不完全开/短路等阻抗不匹配情况,利用太赫兹时域反射计采集其时域反射信号。然后根据时域反射脉冲对应的时间分别对不同缺陷程度、不同缺陷类型进行定性分析,并精确计算出了芯片上金属微带线的缺陷位置。最后利用有限元分析法对硅基底上存在缺陷的金属微带线进行仿真分析,与实验结果具有良好的一致性。该研究表明,太赫兹技术与时域反射技术结合能够实现对芯片上金属导线缺陷的诊断检测,为集成芯片的缺陷检测提供了经验参考。

基于周期性枝节加载的微带线串扰抑制研究

针对当前印刷电路板上相邻微带线之间的串扰抑制问题,提出了一种在超宽带频率范围内利用周期性耦合枝节来抑制微带线远端串扰的电磁兼容设计。在串扰的形成原因分析基础上,该设计将沿传统微带线纵向方向加载的周期性开路枝节进一步与相邻两条微带线之间周期性加载的工字型耦合枝节相结合。微带线上的开路枝节以及线间的耦合枝节主要用于增加微带线等效自感和线间等效互容,并减小线间等效互感,由此显著降低远端串扰强度。同时,线间等效互感的减小能抑制因容性耦合增大而导致的近端串扰上升。全波结果表明,该设计在1~20 GHz范围内可使相邻微带线的远端串扰强度小于-48 dB,且物理结构中不涉及金属化通孔,具有几何结构简单、成本低和可布线空间大等特点。

Q波段微带到带状线垂直过渡结构

层间垂直过渡结构通常被用来实现组件结构的小型化和高密度设计,在毫米波电路布线中起着不可或缺的作用。本文设计了一种可用于Q波段的微带线到带状线的垂直过渡结构,在微带线的末端采用“水滴”匹配结构,以金属通孔连接传输线的形式进行射频信号的垂直传输。运用三维高频电磁仿真软件(HFSS)建立该结构,并与其他类似结构进行性能仿真比对。优化结果表明,这种结构在42~47 GHz频带范围内,反射系数小于-20 dB,带内插入损耗优于0.3 dB,可以满足工程应用的要求。相比同类型的其他垂直过渡结构,本文结构在减小占用面积的同时保持了良好的传输性能。

基于悬置微带结构的无反射滤波器

通过悬置微带传输线结构进行了无反射滤波器的研究和设计。首先利用耦合线结构设计了中心频率为3.92 GHz,插入损耗为0.32 dB,在0.1~10 GHz内回波损耗超过11.6 dB,中心频率处超过38 dB的双端口无反射带通滤波器;又利用λ/4开路谐振器和λ/4短路谐振器作为滤波单元,设计了中心频率为4.25 GHz,回波损耗在1.5~6 GHz内超过11 dB,在中心频率处超过40 dB的双端口无反射带阻滤波器。所提出的这两款无反射滤波器具有无反射频带范围宽、工作频带内S_(11)衰减大、多层自封装等突出优点。

基于DGS的紧凑型低通滤波器

文中提出一种基于缺陷地结构的新型低通滤波器。其由位于微带结构顶部的加宽微带线、位于接地层中的经典哑铃型缺陷地结构(DGS)和蛇形缝隙缺陷地结构(DGS)组成,结构设计紧凑,容易调整。文中选用0.01 dB等波纹的切比雪夫型低通滤波器,分别采用哑铃型DGS、蛇形缝隙DGS替换LPF原型电路中的电感,加宽微带线替换并联电容,同时将加宽微带线产生的寄生电感考虑进去。哑铃型DGS产生的高频衰减点加宽阻带,蛇形缝隙DGS提供的低频衰减点使得通带到阻带陡峭过渡。实验结果表明,所设计的截止频率为2.54 GHz的低通滤波器具有明显的截止频率响应,通带内插损均在0.9dB以下,阻带抑制均在21dB以下。经实物加工测试验证,所设计的低通滤波器实际结果与仿真结果基本一致,具有可行性。

基于多段SIR的微带交指滤波器小型化设计

微带交指滤波器作为一种常见的二维滤波器,在工程上有着广泛应用,但由于其尺寸较大,从而限制了应用场景的扩展。基于阶跃阻抗谐振器(stepped impedance resona-tor,SIR)理论,设计了一款新型微带交指滤波器,完成了对传统微带交指滤波器的尺寸优化。该滤波器使用三段式SIR结构,与传统结构滤波器的谐振器相比,长度缩减了23.2%。利用CST仿真了相同设计指标下SIR滤波器和传统滤波器的性能,结果表明二者都能够满足设计指标要求,且SIR滤波器在通带内性能更佳,说明使用该方法实现小型化具有较强实用意义。为验证滤波器的可用性,进行了实物加工和测试,谐振结构尺寸为10.9 mm×13.6 mm,为便于测试,电路板尺寸为24 mm×18 mm×0.508 mm,实测结果与仿真结果在通带内最大差异小于1.5 dB。该滤波器的最终指标为中心频率2.5 GHz,带宽150 MHz,带内损耗≤4 dB,阻带抑制≥23 dB(频率≤2.2 GHz或≥2.72 GHz)。

短路枝节加载微带传输线滤波器设计方法研究

对于微带线滤波器为代表的传输线滤波器设计,给定技术指标,如何快速准确地确定其拓扑结构和结构参数是其中的关键。由于分布参数效应,导致传输线滤波器设计比较困难。针对一种短路枝节加载微带传输线滤波器,深入研究了其物理机制,给出了解析设计方法。首先导出了滤波器的传输矩阵,接着通过cot变换关系对传输矩阵进行变换,最后将其与根据技术指标综合得到的理想传输矩阵进行比对,从而能够快速地确定滤波器的结构参数初始值。为了验证所述设计方法,设计了一个中心频率为3.0 GHz,绝对带宽为2.0 GHz,回波损耗小于-20 dB的三阶带通滤波器实例,并进行了加工测试。测试结果表明,理论、仿真和测试结果相吻合,验证了设计方法的有效性。

基于0.15μm GaAs pHEMT工艺的低噪声放大器设计

阐述一款源极负反馈结构的低噪声放大器设计,它基于0.15μm GaAs pHEMT工艺,采用微带线进行反馈和双边匹配,极大程度改善电路的噪声、增益和稳定性。放大器采用单电阻偏置方式,实现2V单电源供电,静态电流为78.9mA。它的中心频率为2.4GHz,在2.1~2.7GHz频段内最大增益大于16dB,增益平坦度在±0.6dB内,实际噪声系数小于1.5dB,系统在全频带内非常稳定,可适用于无线系统接收端前端设计。

微带线耦合馈电的低RCS微带天线设计

设计一种微带线耦合馈电的低雷达散射截面(RCS)微带天线,天线工作频带为BD2 B3。通过提高介质基板的介电常数使天线小型化,并采用微带线耦合馈电技术,经仿真和实测结果表明,天线结构简单,调频容易,辐射性能优于同轴探针馈电微带天线,并有效地缩减了天线频带内的RCS,最大缩减量达到了30dB。

一种新颖的蝴蝶结形缺陷接地结构微带线

提出一种新颖的蝴蝶结形缺陷接地结构(DGS)微带线,分析了该微带线的带阻特性和慢波特性.同时考虑微带线损耗,建立了该微带线的等效电路模型及其参数提取,并分析了蝴蝶结形DGS结构变化对阻带特性的影响.最后将该DGS结构应用于紧凑结构低通滤波器的设计,模拟结果与实验结果吻合较好,验证了所提结构的可靠性.

基于BLT方程的微带线电磁耦合终端响应

为定量研究电磁波与微带线的耦合终端响应问题,提出一种基于BLT方程的电磁波与微带线耦合分析方法,相比传统方法计算效率高、占用内存少。将PCB板上微带线等效为有耗传输线模型,对辐照平面波进行矢量分析并求解等效激励源,运用BLT方程研究不同入射方式、脉冲波形对微带线终端的影响,并对入射波与终端响应进行了时域、频域分析。研究表明:当入射波频率与微带线长度满足一定关系式时对微带线的耦合最强,耦合电压峰值达2.4mV;电场平行微带线入射比垂直PCB入射时的终端电压峰值大一倍;且同幅同脉宽的矩形脉冲较高斯脉冲和三角脉冲对微带线的耦合峰值电压大;不同波形的脉冲通过调节脉宽都可对微带线耦合终端电压达到mV量级。

BLT方程的时域扩展及其在微带线中的应用

以微带线为应用背景,使用拉普拉斯逆变换将频域BLT方程中的乘积运算转换为时域卷积,结合级数运算,将频域BLT方程扩展到时域BLT方程,并应用该时域BLT方程计算了均匀有耗微带线的瞬态终端响应电压。数值仿真结果表明,时域BLT方程与频域BLT方程的计算结果一致,从而验证了扩展得到的时域BLT方程的有效性,仿真结果也为微带线的集总源激励效应研究提供了参考。

一种新颖的缺陷地微带线低通滤波器

传统的微带线低通滤波器尺寸偏大，阻带较窄，针对此问题提出了一种新型微带线低通滤波器，该滤波器由半圆型缺陷地结构（S-DGS）单元和半圆型阶梯阻抗并联枝节（S-SISS）级联而成．分析了S-DGS和S-SISS的参数变化对其带阻特性的影响，建立了微带线滤波器的等效电路模型．该滤波器结构紧凑，3dB截止频率为2．7GHz，阻带为4～16GHz，比传统缺陷地结构滤波器阻带拓宽了20％．测试结果与仿真结果吻合较好，验证了所设计滤波器的可靠性．

一种改进型微带线定向耦合器及其应用

在传统的微带线定向耦合器设计中,奇偶模之间不同的相位速度导致了较低的隔离度.针对此问题提出双枝节功率相消技术,在微带线定向耦合器的匹配端口添加两个枝节引入失配,通过调节两个枝节的参数改变匹配端口的反射信号,使其在接收端口处的幅度和相位产生变化,从而有效抵消发射端口在接收端口的泄漏信号.采用这种技术设计了一种工作频带为902-928 MHz的微带线定向耦合器,并将其应用于超高频射频识别阅读器中.该定向耦合器工作在920 MHz时隔离度可以达到-65 dB,耦合度约-10 dB,有效地改善了超高频射频识别阅读器的收发隔离,同时将微带线定向耦合器的尺寸减小了20%,在实际应用中取得了良好的效果.

耦合微带线的散射参数特性分析

针对耦合微带线的散射参数在一些频率点处呈现出波峰、波谷现象,该文根据微波网络理论,从两根平行微带线的奇模和偶模的散射参数出发,推导出四端口网络散射参数的波峰、波谷处频率与并行长度和线间距的关系。同时分别在频域和时域研究了两根平行微带结构的插入损耗对信号传输的影响。经分析发现,由于微带线间的耦合,波峰、波谷处的频率随线间距增大而提高,随长度增大而降低;而且在串扰产生的同时,所传输的信号也有一定程度的衰减。

微带发夹型谐振器滤波器的实验研究

微带发夹型谐振器滤波器具有尺寸小、成本低、易于集成等优点,在微波平面电路的设计中有着良好的应用前景。此前已有一些文献对这类滤波器进行过研究,但一般都是只针对某一种特定的发夹型谐振器进行滤波器的分析设计,而没有对各种不同谐振器的性能指标与滤波器设计要求进行比较研究。本文使用几种不同的发夹型谐振器和不同耦合方式分别设计了三阶和四阶带通滤波器,通过实验对这几种谐振器滤波器进行了分析研究,得到了一些具有实际应用价值的结论。

一种新型超宽带带通滤波器的设计与实现

传统的超宽带带通滤波器阻带较窄,不能有效抑制谐波。为了抑制超宽带系统中的高次谐波,进一步提高接收机的灵敏度,在分析叉指谐振器、半圆型缺陷地结构和阶梯阻抗并联枝节结构的基础上,设计了一种新颖的超宽带带通滤波器,该滤波器具有较好的阻带特性。最后使用Agilent N5230A矢量网络分析仪对其进行测试,测试结果表明该滤波器工作频带为3.1～10.6GHz,通带内插损小于1.5dB,上阻带的工作频率可以超过18GHz,抑制电平达到-10dB,能有效抑制谐波。

基于ADS的平行耦合微带线带通滤波器的设计及优化

介绍一种借助ADS(Advanced Design System)软件进行设计和优化平行耦合微带线带通滤波器的方法,给出了清晰的设计步骤,最后结合设计方法利用ADS给出一个中心频率为2.6GHz,带宽为200MHz的微带带通滤波器的设计及优化实例和仿真结果,并进一步给出电路版图Momentum仿真结果。仿真结果表明:这种方法是可行的,满足设计的要求。

新型小尺寸双陷波超宽带天线设计

给出了一种小型化具有双陷波特性的超宽带天线的设计方法,采用层叠加载缝隙方式,减小了天线结构尺寸.使用微波仿真软件HFSS对天线的结构尺寸进行了分析和优化,对回波损耗,驻波比和辐射图进行了研究.分析结果表明,在超宽带非陷波频段,回波损耗不大于-10dB,有稳定的方向图;在3.3~3.8GHz和5.0~5.9GHz陷波频段,回波损耗平均有7dB的增长,产生了很好的陷波抑制作用,避免了在重叠频段系统信号的互干扰,提高了天线系统性能.