复合柱局域共振声子晶体的超宽带隙与可调性研究

局域共振声子晶体因具有良好的低频带隙特性,在低频减振降噪方面具有广泛的应用前景。以设计一种具有超宽带隙的三组元二维复合柱声子晶体结构为目标,该结构由散射体、双包覆层和六棱柱基体板组成,相对应的局域共振单元附加质量比为65.13,利用有限元方法计算该声子晶体板的能带结构、传输损失谱和位移矢量场。结果表明:在0~3000 Hz的频率范围内相对带宽高达162.10%。与方形柱基体板声子晶体相比,所设计的六棱柱基体板声子晶体的第一完全带隙频率更低且第二带隙频率范围更宽。通过优化几何结构、改变材料参数以及引入压电效应等方式,实现对多条完全带隙的调控,并进一步拓宽完全带隙形成超宽带隙。研究结果可为研发可调低频减振降噪产品提供一定的理论参考。

一种带陷波零点的新型超宽带带通滤波器

文中提出一种带陷波零点的新型超宽带(UWB)带通滤波器(BPF)结构,该结构由高阻抗线部分和低阻抗线接地部分串联,后并联到50Ω馈线上形成。利用阻抗匹配的思想,验证了高低阻抗接地结构可以产生超宽带带通特性。调节低阻抗线的阻抗可以灵活地调节低频段截止频率,通过在50Ω馈线上引入马刺线结构后,对高频段截止频率也进行了灵活调节,实现了超宽带BPF的灵活设计。将单接地孔结构转化为对称双接地孔结构后,产生了带内陷波零点,通过调节接地孔直径的大小,陷波零点的调节范围达到了3.8 GHz。通过HFSS建模设计了一款中心频率为8 GHz、相对带宽为150%,陷波零点在8 GHz的超宽带BPF。仿真结果表明,插入损耗<0.5 dB,陷波深度达到了-22 dB,上下边沿衰减斜率分别为25 dB/GHz和21 dB/GHz,具有良好的滤波特性,验证了提出结构的可行性,并且整体尺寸仅为13 mm×12 mm,满足小型化要求。

基于GaAs PHEMT工艺的超宽带多通道开关滤波器组MMIC

基于0.25μm GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺,研制了一款超宽带7路开关滤波器组单片微波集成电路(MMIC)芯片。芯片内集成了开关、驱动电路和带通滤波器,实现了开关滤波功能。开关采用反射式串-并联混合结构;译码器和驱动电路控制某一支路开关的导通或关断;带通滤波器由集总电感和电容组成。该开关滤波器组芯片通带频率覆盖0.8~18 GHz。探针测试结果表明,开关滤波器组芯片各个支路的中心插入损耗均小于8.5 dB,通带内回波损耗小于10 dB,典型带外衰减大于40 dB。为后续研发尺寸更小、性能更优的开关滤波器组提供了参考。

一种紧凑型低成本双陷波超宽带带通滤波器

为了在低成本电介质上实现良好的频率特性,提出了一种小型化多传输零点超宽带带通滤波器。首先,采用了“面对面”式过渡技术,微带线在顶部面对面排列,且在接地板采用了短路蝶形共面波导。其次,通过优化排列生成了具有准椭圆响应的超宽带滤波器,从而在通带边缘实现了两个传输零点并且改善了插入/回波损耗。然后,将折叠的开口环谐振器耦合到基本带通滤波器的馈线上,以便在超宽带频谱内外形成多个阻带。最后,将预测的仿真性能与实测数据进行了验证分析,两者表现出较好的相似性。实验结果表明,与现有类似带通滤波器相比,所提超宽带带通滤波器表现出更好的频率特性,能够在相对介电常数为4.4的低成本基板上实现两个传输零点,通带范围为2.75 GHz~10.7 GHz,尺寸仅为21.2 mm×16 mm。

超宽带对塔康系统的干扰分析

针对超宽带(UWB)对窄带无线通信系统的潜在干扰分析,使用基于物理层模型的方法分析了脉冲无线电(IR)和多带(MB)等不同技术体制的超宽带系统对塔康(TACAN)系统的影响。在充分考虑了系统的物理特性的情况下,利用Matlab的可视化仿真工具Simulink建立系统的物理层仿真模型,根据塔康系统误码率(BER)和接收机灵敏度的要求,得出了超宽带在塔康系统工作频段(962～1213MHz)的发射功率限制参考值。通过与基于干噪比(I/N)的链路预算干扰分析方法的比较分析,本文的方法更能反映实际系统的影响状况,因此这个结果能够为规划超宽带在塔康系统工作频段的频谱提供参考。

超宽带定位研究与应用:回顾和展望

超宽带(Ultra-Wideband,UWB)技术能获得比现有无线定位技术更高的测距定位精度.本文主要讨论UWB定位技术的研究和应用,包括TOA/TDOA(Time/Time Difference of Arrival)等UWB定位方法、多径时延估计理论、非视距定位和协作式定位、多带OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)定位和其他超宽带信号定位方式等方面,对其发展历程和现状进行了充分的叙述和分析,最后指出了仍存在的问题和值得进一步探讨的方向.

抑制多窄带干扰的超宽带脉冲设计方法

提出了一种能够抑制多个窄带干扰的超宽带(UWB)脉冲设计方法.采用这种方法设计的UWB脉冲不仅具有非常短的脉冲持续时间,而且能够在满足联邦通信委员会(FCC)频谱限制的基础上,进一步抑制UWB系统与多个窄带通信系统之间的相互干扰,从而有效地解决了UWB系统与现有的窄带通信系统之间的共存问题.另外,此方法不需要在整个频段范围内降低UWB脉冲的功率谱密度,为提高UWB脉冲发射功率,增大UWB系统的通信距离,提供了一种可行的方案.

超宽带脉冲信号及对窄带通信系统的干扰分析

超宽带通信的优良特性使其成为继CDMA与蓝牙技术之后倍受人们重视的通信技术,但是其极宽的频谱分布对常规通信系统的干扰也成为人们担忧的问题。首先对UWB通信常用的几种高斯型极窄脉冲进行了时域与频域的分析,尽管几种波形都有极宽的频谱,但是功率谱分布规律却不相同,对频域中业已存在的常规通信系统构成干扰的程度也不相同。通过仿真分析表明,适当地选择极窄脉冲波形及相关信号参数可有效地降低这种干扰。

一种新型的具有带阻特性的超宽带天线

设计制作了一种新型的具有带阻特性的超宽带微带天线。采用在六边形辐射贴片上开一对称的U形槽,实现了天线的带阻特性。仿真结果表明,可以方便地通过改变U形槽的宽度来改变阻带的位置和宽度。可实现天线频带宽度(S11≤-10 dB)为3.015 GHz^13.270 GHz,相对带宽达126%,并能精确阻隔WLAN(5.725 GHz^5.85 GHz)频率段,实验结果表明该天线适用于超宽带系统的应用。

基于子带合成的超宽带雷达杂波建模与仿真

该文利用子带合成和广义平板模型,分别在不同的入射角和相对带宽条件下进行超宽带雷达地杂波建模、仿真,并对杂波统计特性进行分析。首先根据地形将地面划分成若干个小区域(称为广义平板);把超宽带信号划分成一系列子带(窄带);然后得出各子带信号在平板模型下的杂波反射系数(σ0),最后通过子带合成的方法获得超宽带雷达地杂波模型。通过仿真发现,超宽带雷达地杂波随着入射角或相对带宽变化时,杂波的统计分布也跟随变化;但超宽带雷达杂波的概率密度函数曲线具有"低重心和重拖尾"的共性,且随着相对带宽的增加,拖尾加重。仿真结果证明了"频率分割子带合成"法的可行性。

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。

一种基于多模谐振器的超宽带带通滤波器设计

基于多模谐振器（MMR）理论，采用微带线-槽线混合结构，通过增加输入、输出之间耦合提高频率选择性，设计了一种结构紧凑体积小，频率选择性高的超宽带带通滤波器。利用电磁仿真软件HFSS对设计结果进行了仿真。仿真结果表明：该滤波器通带覆盖了3.5～10.4 GHz之间的频段，并具有较好的带内带外性能。对该滤波器进行了实物加工和测试，实测结果与理论分析和仿真结果吻合良好，该滤波器拥有较好的性能，可应用于超宽带无线通信系统。

基于CRLH结构的小型超宽带滤波器

提出一种基于新型复合左右手(CRLH)结构的小型超宽带带通滤波器.CRLH结构的串联电容和并联电感分别由平板电容和短路支节线产生.单元内部存在交叉耦合,调整交叉耦合电容,单元电路可产生3个可控的传输零点,形成具有良好选择性的超宽带带通滤波器.由于仅采用一个CRLH结构单元,滤波器具有较小的尺寸和通带插损(1.5 dB);带内群延时较为平坦,同时滤波器在11.95～16 GHz的阻带范围内传输抑制大于20 dB.

存在CDMA干扰时超宽带系统性能分析

超宽带系统信号功率很低,并且占用很宽的频段,系统需要与其它窄带系统共存。因此,在进行系统设计时,必须考虑窄带干扰信号对超宽带系统性能的影响。文中采用特征函数的方法精确分析了多径信道环境下,存在CDMA信号干扰时直接序列超宽带系统的性能,推导得到系统的误码率公式;最后,在基于IEEE 802.15.3 a推荐的多径信道环境下进行系统仿真和数值分析,结果表明,文中方法得到的系统性能与仿真结果基本吻合,能够较准确估计系统在存在CDMA窄带信号干扰时的性能。

基于压缩传感的脉冲超宽带系统窄带干扰估计算法

针对超宽带抗干扰通信中较难实现射频窄带干扰(NBI)估计问题,根据超宽带信号为时域极窄脉冲而窄带干扰为连续波这一主要特点以及窄带干扰的频域稀疏特性,提出了一种基于压缩传感理论的改进正交匹配追踪(OMP)估计算法,该算法以重构误差变化率作为匹配过程的迭代终止条件,在低于奈奎斯特采样率下进行窄带干扰信号频率和幅度估计。理论分析和实验表明,该算法利用射频接收信号的欠采样值,采用较少的迭代次数,可以有效实现超宽带系统中单个或者多个窄带干扰信号估计。

一种平面小型化超宽带天线的设计

提出了1款小型化单极子超宽带天线。该天线印刷在厚度h=1.0mm,介电常数εr=4.4的FR-4环氧树脂介质板上,主要由类似矩形辐射面、阶梯型接地面组成,总尺寸为33mm×28mm×1mm,满足小型化的设计要求。天线具有3.1～12.5GHz的可用超宽工作带宽(相对带宽达到120.5%)、良好的全向辐射特性、较高的增益和较小的群延时。同时,为了抑制来自全球微波互联接入系统(Wimax,3.3～3.6GHz)或无线局域网系统(WLAN,5.15～5.35GHz,5.75～5.825GHz)的干扰,利用在矩形辐射单元上蚀刻不同长度的C型槽的方法,使天线分别在频谱3.16～3.93GHz或5.11～5.89GHz上具有带陷特性。另外,文中给出了超宽带辐射单元尺寸和陷波槽总长度的估算方法。

具有带阻功能的超宽带印刷天线

提出一种具有带阻功能的超宽带印刷天线,天线采用矩形金属贴片作为辐射单元,并由同一面上的共面波导进行馈电,通过在贴片上开2个倒L形槽来实现带阻功能,对槽的各个参数对阻带性能的影响进行了研究.仿真结果显示,阻带的中心频率由槽的长度所决定,槽的宽度、形状、位置则会对阻带带宽产生影响.实验结果表明,该天线阻抗频带覆盖了3.1-10.6 GHz的频率范围,并有效地阻隔了5.15-5.35 GHz的WLAN频段.该天线适用于蜂窝系统和超宽带系统的应用.

带干扰回避能力的光子学超宽带信号产生方法

针对超宽带信号与其他窄带无线接入信号之间的频谱重叠和相互干扰问题,研究了具有干扰回避能力的光子学超宽带信号产生技术,提出了一种具有干扰回避能力的光子学超宽带信号产生方法。基于相位调制-强度调制转换原理,实现了超宽带信号的光子学产生;同时结合对干扰回避的考虑,利用一个光学窄带陷波器结构,在系统输出的超宽带信号频谱中引入了一个频谱零点。通过理论分析和计算机仿真验证了所提方法的性能。研究结果表明,所产生的超宽带信号中,频谱零点的深度可达到30dB,且频率位置可灵活调谐,能有效回避超宽带信号与现有窄带无线接入信号之间的干扰。

超宽带TEM喇叭天线的低频分离回路设计

在超宽带TEM喇叭天线的设计中,往往由于低频性能优化和天线小型化两者难以兼顾,而使得其应用受到限制。该文针对低频的反射问题,基于带通滤波器并联的设计思路,且区别于传统天线末端的低频反馈回路结构,提出在超宽带TEM喇叭天线馈电过渡结构上设计低频分离回路结构,减少低频分量在天线末端的反射,从而改善天线的低频性能。采用该设计思路,对一款超宽带TEM喇叭天线的结构进行改进并实现其优化设计。通过对比改进前后的天线性能,其阻抗带宽的低频降至0.1 GHz,拓展了12.5%,同时天线端口馈电效率提升10%,结果验证了该设计思路和方法对于超宽带TEM喇叭天线低频优化的有效性。最终,对阻抗特性以及该结构在不同频点下电流分布的分析,进一步证实新思路的可行性。

超宽带信号的一种带通采样与重建方法

针对超宽带无线通信中需要设计采样速率高达数十GHz高速模/数转换器的问题,提出了一种带通采样和总体最小二乘重建算法。该算法所要求的采样速率与信号新息率相当,远远低于传统香农采样理论所要求的奈奎斯特率。分析和仿真结果证明,所提出的采样和重建算法,能够准确地恢复原始超宽带信号,并具有良好的抗噪声性能。