基于Dixon优化算法的双频匹配网络设计

为了解决高频地波雷达(high frequency surface wave radar,HFSWR)双频发射天线因小型化造成的阻抗不匹配问题,设计了一款适用于双频发射天线的匹配网络。基于所设计的匹配网络的拓扑结构,推导了反射系数关于网络元件参数的表达式,并以此构造目标函数,将网络中各元件参数作为优化变量,利用Dixon优化算法得到了网络中各元件的参数值。仿真与实测结果均表明,所设计的匹配网络能够同时实现双频的阻抗匹配,并能够满足带宽大于60 kHz的设计要求,而且该匹配网络元器件数目少,能够减少匹配网络带来的损耗。在双频匹配网络的基础上进行扩展,得到的三频匹配网络具有较好的匹配效果。并且得到的雷达回波谱质量良好,说明本文方法在实现多频发射天线同时匹配方面具有可行性和有效性,能够满足工程需求。

一种基于开路对称耦合微带线的L形双频实阻抗匹配网络

提出了一种采用开路对称耦合微带线的L形双频实阻抗匹配网络。该匹配网络由开路对称耦合微带线和并联微带线构成,能够实现工作频率比率大范围变化和负载阻抗波动的阻抗匹配。给出了设计步骤并进行了数值仿真,仿真结果验证了设计方法的有效性。相对于已有的双频阻抗匹配网络,提出的开路对称耦合微带线双频实阻抗匹配网络具有尺寸小、易实现匹配等特点。

高效率双频连续F类功率放大器的设计

为满足多标准和多频段无线通信的需求,针对特定频段如何提高效率问题,基于连续F类功放的谐波控制理论,提出了一种高达三次谐波控制的双频功放设计方法,实现了两个频段的高效率性能。首先,分析了电流源平面的各次谐波阻抗,基于连续F类阻抗设计空间的灵活性,设计的双频谐波控制网络将二次谐波控制在短路点附近,同时将三次谐波控制在开路点附近,可提高任意两个频段功放的效率。随后,针对传统耦合器基频匹配网络在多频匹配方面的不足,提出了改进的双频阻抗匹配网络,简化了匹配方法并实现了不同频点的最佳基波阻抗同时匹配到标准的50Ω。最后,使用Cree公司的CGH40010F GaN HEMT设计了一款工作在1.8和2.6 GHz的双频连续F类功率放大器,并进行测试,结果显示在1.8和2.6 GHz的饱和输出功率分别为40.6 dBm和39.5 dBm,最大功率附加效率分别为75.4%和74%,最大漏级效率均大于75%。测试结果表明,所提出的双频谐波控制网络设计方法在提高功放效率方面具有显著优势。

一种用于反无人机设备的三频段功率放大器

在现有双频匹配理论的基础上,设计了一种可同时工作在1.5/2.4/5.8 GHz三个频段的射频功率放大器。为满足对抗无人机的实际应用需求,首先匹配2.4 GHz和5.8 GHz两个频率,然后匹配1.5 GHz,并设计相应的三频段输入输出匹配网络,完成了三频段功率放大器整体电路的设计。ADS仿真结果表明,当输入功率为28 dBm时,在三个频段设计的射频功率放大器的输出功率分别为39.88 dBm、40.94 dBm和39.25 dBm,效率分别达到了46.52%、60.54%和39.40%。该功率放大器可应用在基于信号抑制或信号欺骗的反制无人机设备中,提升放大器效率与设备集成度。

随钻声波传输中换能器声源功率匹配实验研究

研究了随钻声波传输中压电换能器声源发射功率,提出了并联式压电换能器阵列双频匹配方式。实验结果表明,该方法能使压电换能器声源机械转换效率达到最大,在双频谐振点的发射功率达到200 W以上,满足随钻声波传输现场的功率输出要求,提高了声波的传输距离,为实现基于压电换能器阵列声源的声波长距离传输奠定了基础。