微波/毫米波功率模块及其应用对微波光子器件的需求

文章介绍了微波/毫米波功率模块的概念,国内外研制发展状况,分析了需求和发展趋势。结合微波/毫米波功率模块的机载拖曳诱饵具体应用,分析说明了其对微波光子器件的需求。

T/R双模微波功率模块技术及其应用

微波功率模块(MPM)是真空电子器件和固态电子器件组合而成的一种新型微波功率器件,具有频率高、频带宽、功率大、体积重量小等特点,它使常规行波管的应用变得更加便利和广泛。现代战争向雷达、电子战综合一体化方向发展,这就要求功放既能工作在高峰值功率、低占空比的高模工作方式,也能工作在低峰值功率、准连续波的低模工作方式,针对这一需求,结合电子系统收发共孔径的要求,提出了T/R双模MPM技术。T/R双模MPM技术的核心是T/R双模行波管,基于三端口双向T/R行波管,通过在慢波系统的衰减器附近设置一个耦合口,实现行波管的信号反向接收功能;通过T/R双模行波管设计、双模放大均衡组件、双调制栅极电源等技术实现MPM的双模双向功能。T/R双模MPM应用前景广阔,特别是在基于无人机平台的作战应用中的具有明显优势。

一种毫米波数字化微波功率模块的研究

微波功率模块是美国国防部电子器件咨询小组提出的一种新概念功率器件,适应雷达、电子战系统的需求。本文介绍了一种数字化毫米波微波功率模块(Microwave Power Module,MPM)的系统组成及关键技术。分析了模块采用独立控制和集中控制两种方式的优缺点。论述了全数字微波功率模块的数字化设计,包含数字化高压电源、数字化幅相控制和数字化控制保护等关键模块。详细论述了数字化控制保护的组成、接口、定时控制、稳压控制及控制保护软件。最后对研制成功的数字化毫米波微波功率模块进行了测试,测试结果表明,输出功率、波形和带宽均达到了设计指标的要求。

高可靠性真空微波功率模块保护电路

文中设计一种高可靠性高压电源保护电路,适配于真空微波功率模块。首先利用PSpice仿真软件进行电路仿真,简化电路设计,优化电路参数;然后与行波管构成一个测试系统,并设计一个电路板进行实际测试,利用示波器等仪器来验证保护电路的有效性。针对长时间高强度的工作状态,电路设计包含母线电流过流保护电路、螺旋线电流过流保护电路、断电保护电路。在模块工作出现异常时,可以及时有效地关闭模块,防止元器件受到损害。仿真结果表明,所设计保护电路提高了微波功率模块的可靠性,降低了研制成本,延长了使用寿命。

微波毫米波多芯片模块三维互联与封装技术

微波毫米波固态有源相控阵天线在通信、雷达和导航等电子装备中得到广泛应用,三维互联与封装技术是研制小型化、高集成和高可靠有源相控阵天线的微波毫米波多芯片模块（MMCM）的关键技术。通过开展三维多层多芯片热布局优化设计,使MMCM温度分布均匀,保证三维MMCM可靠工作。通过研发含有双面高精度腔体的低温共烧陶瓷（LTCC）多层电路基板,并采用球栅阵列（Ball Grid Array,BGA）和毛纽扣微波毫米波垂直互联工艺、激光密封焊接工艺,研制出小型化、高性能和高可靠性的三维微波毫米波多芯片模块,满足新一代微波毫米波相控阵天线技术要求。

微波毫米波功率合成中的锁频和锁相

全面分析和评述了微波、毫米波功率合成中的锁频和锁相;研究了不同锁相方式的基本原理和方法;给出了数值计算结果;讨论了相位与锁相方式和振荡器有关参量的关系。简要介绍了微波、毫米波的腔体功率合成和空间功率合成的概念。

大功率微波管和毫米波管技术发展动向

文中对微波管中的磁控管。

大功率微波管和毫米波管技术发展动向

分别讨论了大功率微波管和毫米波管技术发展趋势

机载Ka波段毫米波功率模块

文章采用将固态放大器与行波管级联而成的微波功率模块的方式,设计了输出功率100W的Ka波段毫米波微波功率模块(MMPM),并测试了相关技术指标,进行了环境以及电磁兼容实验,可以满足作为机载MMPM使用。

高功率微波对毫米波引信耦合效应分析

针对高功率微波对毫米波引信的前门耦合效应问题,利用电磁仿真软件对某型毫米波调频连续波引信模型进行辐照试验,并与引信前端限幅电路结合进行联合仿真。在此基础上,继续设计正交试验,对信号参数影响水平进行分析。通过仿真试验发现,在高功率微波信号频率和引信工作频率对准的情况下,辐照场强峰值为60 kV/m时,天线末端耦合电压最大可达188 V;当辐照场强峰值为40 kV/m时,改变辐照信号特征参数,发现长脉宽信号更容易导致限幅器的热击穿效应;信号上升时间会影响天线末端耦合电压波形复杂程度,当信号峰值、脉宽一定时,上升时间为5 ns的输入信号导致的尖峰泄漏电压约为5.94 V,而当上升时间为0.1 ns时,尖峰泄漏电压为18.4 V,并且限幅电路更快达到饱和状态;通过正交试验发现,信号上升时间对尖峰泄漏峰值电压的影响最大,信号峰值对其的影响次之。

微波毫米波单片集成和模块电路国家级重点实验室

微波毫米波单片集成和模块电路国家级重点实验室依托于中国电子科技集团第55研究所,主任高涛研究员,学术委员会主任委员郑有炓院士。重点实验室位于江苏省南京市,于1999年开始建设,2001年起试运行,2004年起正式运行。

微波毫米波单片集成和模块电路国家级重点实验室

微波毫米波单片集成和模块电路国家级重点实验室依托于中国电子科技集团第55研究所,主任高涛研究员,学术委员会主任委员郑有炓院士。重点实验室位于江苏省南京市,于1999年开始建设。

毫米波引信高功率微波前门耦合效应研究

使用CST-MWS和CST-DS软件建立联合仿真平台,模拟毫米波引信天线在高功率微波电磁环境下的前门耦合过程,通过仿真数据分析射频前端损伤机理和损伤距离阈值。结果表明,不同距离,引信前端电路的损伤部位也不同,当距离500 m时,射频电路第二级放大器被击穿,当距离为210 m时,射频前端限幅器被击穿,从而干扰引信正常工作。

一种基于双级支线功分/功合网络的毫米波固态功率放大器

本文综合考虑影响合成效率的因素以及毫米波段的工艺精度，设计了一种改进型的双级支线功分／功合网络，改善了驻波比和幅相特性，保证了良好的合成效率．并在此基础上，研制了一种高性能的毫米波固态功率放大器，在38～40GH：的通带内，实现34．8dBm输出功率，55dB增益的良好电性能，具有结构简单、加工简易等特点.

毫米波GaN基HEMT功率MMIC

基于标准的Si C衬底Al GaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）工艺研制了毫米波段单片微波集成电路（MMIC）芯片。首先采用插入隔离层的方式得到复合沟道AlxGa1-xN/Al N/AlyGa1-yN/GaN HEMT结构。以EEHEMT模型作为粗糙模型,采用神经空间路线图的方法建立了人工神经网络模型,更好地表征了器件特性,提高了模型在毫米波下的精度。基于器件模型,进行了毫米波MMIC的设计,运用网络综合设计出简洁的电路拓扑和最优的宽带性能。芯片工艺采用0.2μm介质栅场板结构提高器件的微波性能。研制的2级功率MMIC在27-30 GHz频段,工作电压25 V时,输出功率大于2.6 W,功率附加效率大于15%,功率增益大于9 d B。

微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室

微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室成立于1998年,围绕微波毫米波材料、器件、电路等方面开展探索性、创新性应用基础研究和关键技术研究,推动和引领国内本专业领域的技术进步。研究队伍:重点实验室有一支由归国留学人员、国内知名专家和具有多年研究经验的高级工程师组成的代表本学科国家水平、并在年龄和专业知识结构上配置合理的科研队伍。

低磁场过模慢波结构型高功率毫米波发生器的改进

利用粒子模拟的方法设计了一个高功率毫米波发生器,并对其进行了实验研究及改进。采用过模慢波结构以增大束波作用空间,从而提高功率容量;为实现过模慢波器件的单模、单频工作,选择TM01模的π模作为工作模式。采用过模慢波结构,结合合理的器件结构设计,可降低器件工作所需的导引磁场。实验在TORCH-01加速器平台进行,产生的微波频率由色散线法测量,其功率由远场积分法得到。最初的器件采用矩形波纹慢波结构,得到频率为33.56GHz、功率约110MW的微波输出,但功率难以进一步提高,脉宽仅为7～8ns,且在慢波结构边沿发现击穿痕迹。对矩形慢波结构进行倒圆角处理后,借助数值模拟,发现其TM01模的π模频率变化不大。改进后的器件在0.8T导引磁场下,当电压和电流分别为590kV与5.2kA时,实验得到频率33.56GHz、功率320MW的毫米波输出,微波模式为准TM01模,效率约10%,脉宽延长至约13ns,器件内表面无明显击穿痕迹。

一种新研制的W频段固态GaN功率放大器毫米波源

介绍了一种新研制的W频段固态GaN功率放大器毫米波源,给出了系统组成与工作原理,提供了其主要部件W频段固态Gunn驱动源、W频段波导-微带转换器、主放大器芯片基本性能及实验测试结果。该固态毫米波源工作频率94 GHz,输出连续波功率大于300 m W,线性增益10 d B,附加效率(PAE)大于16%。在W频段固态毫米波源研制过程中,其单片微波集成电路(MMIC)功率放大器半导体材料选择经历了GaAs、InP到GaN演变,结果清楚表明,W频段毫米波源的GaN MMlC功率放大器输出功率、增益、效率、高温性能要优于其他固态MMIC功率放大器性能。W频段大功率固态GaN MMl C技术将在毫米波领域带来新的技术革命和应用。

高功率毫米波管高频窗的优化设计

高功率微波管在现代战争中的电子干扰方面起着重要的作用。随着电子对抗、精密制导和军事电子技术的发展,对高功率毫米波管的需求越来越迫切。微波管向毫米波频段推进时,首先遇到的困难是尺寸越来越小,作为能量输入和输出的高频窗也面临着尺寸小、散热困难和功率容量受限制的问题。常用的同轴窗由于其损耗大、功率容量小,不适用于毫米波段;而厘米波段广泛应用的盒形窗,虽然具有功率容量大、频带宽、结构简单等优点,但在毫米波段介质窗片的厚度很薄,机械强度和气密性都较差。

基于ASAAC标准的超宽带微波功率模块研究

以外场可更换模块为基本硬件单元的综合模块化航空电子设备已成为航电系统发展的主导。基于目前现代军用飞机航电设备的发展趋势,微波功率器件也需要向着标准化结构的方向发展以适应整机未来的应用需求。本文介绍了符合ASAAC标准的某型4~18 GHz的超宽带微波功率模块产品,通过对超宽带注波互作用、微型化高导热多级降压收集极和热管均热技术的研究,完成了具有超宽频带、高效率、低热耗和标准化结构的微波功率模块,实现了微波功率模块从“非标定制”向“通用/国际标准”结构的迈进,基于微波功率器件结构上的标准化特点,可直接应用于采用ASAAC标准结构的各类型的整机平台。