Broadband Feed for Low Cross-Polarization Uniplanar Tapered Slot Antennas on Low-Permittivity Substrate

A broadband feeding technique for the uniplanar tapered slot antenna (TSA) is presented. The TSA operates at a center frequency of 6.5 GHz with a 7 GHz bandwidth (107 percent). The antenna and feed are realized with a broadband microstrip-to-slotline transition on a low permittivity high frequency substrate, Rogers RT/Duroid 5880. The input impedance of the system is designed for 50 Ω compatibility with other system components, and the cross polarization is kept below –30 dB. The developed TSA system was simulated with commercially available electromagnetic software and manufactured. Measured results validate the design process and the antenna’s performance.

太赫兹量子级联激光器光频梳射频传输

针对太赫兹量子级联激光器光频梳射频信号提取与传输存在的阻抗不匹配问题,设计并提出了一种输入阻抗为20Ω、输出阻抗为50Ω的渐变微带线结构,研究了该结构的准TEM模电场分布,并根据S参数建立了相应的LC等效电路模型分析其物理机理。实验中,将渐变微带线结构应用于太赫兹量子级联激光器光频梳射频信号提取与测试,以验证渐变微带线传输射频信号效果,成功测量得到太赫兹量子级联激光器重复频率,其线宽为3.7 kHz,信噪比达到60 dB,在注入电流为700~900 mA范围内重复频率表现为稳定的单模信号,测量得到的最大保持和幅度艾伦方差结果同样表现出重复频率的稳定性。实验结果表明,所设计的渐变微带线具有良好的阻抗匹配效果,能够实现对太赫兹量子级联激光器光频梳射频信号稳定的提取和传输。

平面螺旋天线小型化研究

由于在超宽频带范围内具有良好的圆极化特性,平面螺旋天线在现代通信领域的应用越来越广泛,但是其在低频工作时的大尺寸决定平面螺旋天线在未来的应用中必须实现小型化。平面螺旋天线的小型化分为口径面积的小型化和剖面的小型化。本文归纳总结了前人在平面螺旋天线小型化方面的方式方法与我们在这方面的创新研究。口径面积的小型化方面,设计了正弦波曲折臂阿基米德螺旋天线、复合式平面螺旋天线及自补特性不变的臂宽渐削式阿基米德螺旋天线,分别获得63.6%、73.2%和73.1%的口径面积小型化。在剖面小型化方面,从一个全新的角度出发,解决了平面螺旋天线低剖面设计中面临的馈线长度问题,设计了低输入阻抗的平面螺旋结构及其相应的小型化结构,这两种结构在端口阻抗设为75Ω和50Ω时可获得较好的宽带匹配,它们的剖面深度分别是各自最大工作波长的15%和2.7%。

新型低剖面阿基米德螺旋天线设计

设计了一款低输入阻抗的阿基米德螺旋天线。在传统阿基米德螺旋天线的始端加入宽度一定的指数螺蜷线,天线的输入阻抗得到降低,从而放松了对指数渐变微带线馈电巴仑的长度要求。该天线的输入阻抗为75Ω,这使得指数渐变微带巴仑的长度仅为22.5mm即可充分满足天线在2～10GHz频率范围内的馈电要求。天线采用深度为22.5mm(约为最大工作波长的15%)的反射背腔,测试结果表明:在2～10GHz的频率范围内,天线驻波比小于2.5,天线主辐射方向上的轴比小于4dB,方向图对称性良好。

一种新型超宽带渐变槽线天线设计

设计并制作了一种新型微带馈电的渐变槽线天线.采用改进的微带-槽线过渡,更好地解决了超宽带天线的阻抗匹配问题.提出一种新型渐变辐射曲线,有效地改善了低频段的匹配特性.实物样机的测试结果表明,在0.92-14.25 GHz频带内该天线的电压驻波比小于2.0∶1,带宽比达到15.4∶1,而且其带内辐射方向图的前后比大于15 dB,交叉极化低于-18 dB.

门控分幅相机增益均匀性优化设计

利用宽度渐变微带线进行了门控分幅相机增益不均匀性修正技术研究。建立了渐变微带线修正的物理模型,通过特性阻抗调配补偿幅度衰减,设计了特种渐变微带线参数。比较了特种曲线渐变微带线与传统直线渐变微带线的修正效果。在0～4GHz带宽范围内,特种曲线渐变微带补偿后,电压幅度不一致性由15.0%降低至1.6%,增益不一致性由70%降低到8%。对于当前使用的分幅相机,微带线宽度由6.00mm渐变到4.45mm就能有效地降低门控分幅相机增益的不一致性。

一种超宽带宽边耦合微带定向耦合器

提出了一种新颖的超宽带宽边耦合微带定向耦合器,相比窄边耦合结构,宽边耦合增加了耦合面积,可实现宽频的3dB紧耦合。同时,为进一步拓展耦合器工作带宽,该文采用渐变耦合结构替代传统的矩形耦合结构。通过HFSS仿真验证,此定向耦合器在2～6GHz频带内插入损耗小于0.9dB,输入端口回波损耗大于20dB,端口隔离度大于21dB。

微带及渐变微带中瞬态信号传输特性的小波变换分析

本文利用小波变换对瞬态信号在微带及渐变微带线中的传输特性进行了分析，与传统的傅立叶变换分析相比，小波分析具有速度快、能够分析局部传输特性的优点。文中给出了高斯信号和矩形脉冲信号在微带中及矩形脉冲信号在渐变微带中的传输波形，所得结果对研究超高速与超宽带瞬态信号的传输及电路设计有一定的参考价值。

一种由渐变缝隙天线构成的等效全向天线

介绍了一种以斜角微带-缝隙过渡馈电的渐变缝隙天线。渐变缝隙天线具有平面结构、带宽较宽、增益适中等优点;斜角微带-缝隙过渡形式简洁,在工艺上易于实现。将几个这样的渐变缝隙天线以放射状构成一圈,并在它们的馈线上引入一组PIN开关,以适当的时序控制PIN开关依次切换,可构成一种等效的全向天线。这种天线结构简单,占用空间小,很适合弹载应用。

微带-缝隙馈电的渐变缝隙天线及其阵列应用

介绍了一种以斜角微带-缝隙过渡馈电的Ka波段渐变缝隙天线。这种馈电方式在阵列应用中有很大的优势,因为天线阵和馈线可一次印刷制造,并且也易于和其后的电路集成。使用这种馈电方式和一组PIN开关实现了一组线阵共用同一接收机通道的效果,对于毫米波阵列成像系统研究具有重要的意义。

集成式微带渐变线特性的快速计算方法及性能分析

集成式微带渐变线广泛用于有源电路的宽带匹配中,其特性的快速计算方法是构成电路CAD的关键.本文将特性求解归结为一联立微分方程组,并对其作分区(区段数为N)积分,积分过程中将主要变量进行线性拟合,解得一组快速迭代方程,从而获得一种新计算方法.这种方法具有分段区间数小,计算速度快等特点.最后采用本文方法对几种常用渐变线进行了特性计算与性能对比分析,得到了有益的结论,表明本文方法具有很好的实用价值.

一种渐变槽线作馈源的新型微带反射阵

提出了利用渐变槽线天线物理截面小的特点与变极化技术相结合的方法来改善微带反射阵馈源的遮挡效应,并设计了用于变极化微带反射阵馈源的渐变槽线天线及含37单元的微带反射阵。鉴于这些特点,该类天线在雷达、移动通信等领域具有潜在工程应用。文中给出了部分的理论分析和实例佐证。

一种改进的U型超宽带单极子天线研究

设计了一种小型的单极子宽带微带天线。该天线通过对U型状金属辐射体加入中心臂,在部分地面结构中开阶梯型凹槽,达到扩展天线带宽的目的。仿真及实测结果对比分析表明:该天线的频带宽度和相对带宽分别可达3 GHz^13 GHz(S11≤-10 dB)和125%,在XZ面辐射图具有良好的全向性,在YZ平面具有很好的稳定性。基本满足了超宽带通信对天线的要求,而且结构简单,尺寸小,易于集成。

一种基于锥形微带线的宽带F类功率放大器

提出了一种基于5G频段的宽带高效率F类功率放大器。分析表明锥形微带线可以有效解决矩形微带线对于带宽的限制问题,同时将锥形微带线加入谐波控制网络,可以实现在一定频率范围内将二次谐波阻抗匹配至短路点附近,三次谐波阻抗匹配至开路点附近,从而有效解决了F类功率放大器带宽和效率的问题。使用锥形微带线制作的功放,实测结果表明:在2.7~3.8GHz的频带范围内,漏极效率达到63%~78%,平均输出功率达到10W以上.大信号增益达到10dB以上。在5G无线通信中,该功放可以有效地发挥其宽带高效率的特点。