一种低附加相移多通道宽带R组件的设计与实现

相控阵雷达接收机常使用数控衰减器对接收增益进行控制,用以扩展接收机的动态范围。在不同衰减情况下需要保证各通道间的相位一致性,这就要求数控衰减器具有较低的附加相移。文章设计并制作了一款工作在6~18 GHz的低附加相移多通道宽带接收组件。该组件噪声系数小于3.8 dB,通道增益36±2 dB。每个通道内包含6位数控衰减器,附加相移小于±5°。

一种L波段的高精度低附加相移的2位MMIC数控衰减器

本文设计了一种集成了电平转换驱动电路的DC~2GHz的高精度低附加相移的2位MMIC数控衰减器。分析了两种传统的开关型的T型和∏型衰减器的拓扑结构[1],通过对传统T型和∏型衰减器架构的改进,实现在DC~2GHz的高精度低附加相移的2位MMIC数控衰减器。该基于GaAs工艺的2位数控衰减器,芯片版图面积为1.38mm^(2),仿真结果表明,该衰减器在DC~2GHz频段范围内的插入损耗为0.93dB,30dB的绝对衰减误差<0.28dB,32dB的绝对衰减误差<0.23dB,3态的回波损耗均小于18.8dB,30dB的衰减附加相移为0度,32dB衰减附加相移小于0.34度,电平转换驱动电路可实现输出一对41uV、4.99V电平。

一款BiCMOS工艺的低附加相移衰减器

采用0.18μm BiCMOS工艺,设计了一款工作频率为17~42 GHz的5位低附加相移、超宽带衰减器。小衰减单元采用简化的T型衰减结构,大衰减单元采用π型衰减结构,且每个衰减单元均采用电容和电阻并联的方式对附加相移进行补偿。测试结果表明,在17~42 GHz频带范围内,该衰减器的衰减动态范围为0~20 dB,衰减步进为0.5 dB,衰减误差均方根小于0.5 dB,附加相移为-1.25°~1.00°,芯片尺寸为220μm×95μm。

幅度校准功能的低附加相移数控衰减器

提出了一种可用于Ka波段相控阵系统的高精度低附加相移五位数控衰减器(Digital Controlled Attenuator,DCA)。该DCA采用了嵌入式开关的T型、简化T型和Π型三种衰减结构设计基本衰减单元,实现了15.5 dB的衰减动态范围和0.5 dB的最小衰减步进。幅度校准技术被用于信号通路中,可有效降低由工艺波动引起的衰减幅度误差增大问题,增强了电路设计的鲁棒性。同时,在T型和Π型衰减结构中采用电容补偿技术提高其高频衰减性能,实现低附加相移。基于65 nm CMOS工艺,对所提出的DCA进行了优化仿真、流片与测试验证。芯片核心尺寸为500µm×150µm。测试结果表明:在25~35 GHz频带范围内,参考态插入损耗为6.54~8.6 dB,32衰减态对应的输入/输出回波损耗优于-15 dB,幅度误差RMS和相位误差RMS分别为0.12~0.26 dB和1.02°~2.07°。

高精度、低附加相移数控衰减器设计

采用0.13μm双极的互补金属氧化物半导体(Bipolar Complementary Metal Oxide Semiconductor,BiCMOS)工艺,设计了一款高精度、低附加相移的6位数控衰减器。电路采用6个基本衰减单元级联组合的方式,通过控制各衰减单元的工作状态,实现64个衰减状态。衰减器衰减步进为0.5 dB,最大衰减量为31.5 dB。仿真结果表明,衰减误差均方根小于0.22 dB,附加相移小于±3°,插入损耗小于8.2 dB,回波损耗小于-20 dB,芯片尺寸为750μm×500μm。

(10~20)GHz低附加相移数控衰减器设计

基于GaAs 0.25μm pHEMT工艺,设计一款高精度、低附加相移数控衰减器。该低附加相移数控衰减器由6位衰减单元级联组成,衰减范围为(0~31.5)dB,步进为0.5 dB。在(10~20)GHz工作频率范围内,衰减器插损小于4.8 dB,所有衰减状态衰减精度不大于±0.5 dB、附加相移不大于±3°,输入驻波系数不大于1.4,输出驻波系数不大于1.5。

球壳激光窗口附加相移的分析和计算

分析了球壳激光窗口附加相移产生的原因 :窗口本身光路长度不等、窗口材料的热和弹光效应引起的折射率和应变分布不均。用差分法计算了光波阵面附加相移的分布 ,结果表明 ,窗口参数的选择对光束位相分布影响较大。考虑热和弹光效应 ,依据远场光斑中心峰值的大小 ,得到较佳的窗口参数 ,减小了附加相移对光束质量的影响。

取样式功率表附加相移的数字补偿法

本文提出了一种取样式功率表附加相移的数字补偿法,这种方法可以有效地消除由其影响而引起的测量误差。文中介绍了补偿原理。实验数据也证明了这种方法的有效性。

耦合器损耗引起的附加相移对光纤环形腔特性的影响

从理论上分析了耦合器损耗引起的附加相移对光纤环形腔特性的影响.分析表明附加相移对环形腔谐振频率的影响可以忽略,对腔内光强的其它频率特性没有影响.模拟计算结果表明,输出带阻特性中的谐振峰形状出现不对称畸变,半功率全宽较之不考虑损耗引起的附加相移时的略宽,由此精细度的降低小于10.4%(K≥0.95).并对精细度的计算作了相应的讨论.

考虑耦合器附加相移光纤环形腔精细度计算

从理论上导出了考虑耦合损耗引起的附加相移后光纤环形腔的带阻输出特性。分析表明 ,附加相移对环形腔谐振频率的影响可以忽略 ,对腔内光强的其它频率特性没有影响。但使输出特性中的谐振峰出现不对称 ,计算结果证明谐振峰半功率全宽较之不考虑损耗引起的附加相移时增大 ,精细度由此而有所下降 ,附加相移越大 ,精细度下降越多。

宽带低附加相移可变增益放大器

基于130 nm BiCMOS(Bipolar Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺提出一款超宽带低附加相移可变增益放大器.该设计采用可变增益放大器和开关衰减器的组合结构,其中可变增益放大器在宽带、高效率的反馈式放大器的基础上通过改变偏置实现增益控制,而开关衰减器的应用在拓宽增益控制范围的同时减小了偏置变化范围,从而减小了不同增益状态下的附加相移.提取版图寄生参数后的仿真结果表明:在1.6 V供电电压下,该可变增益放大器在3.5~11 GHz范围内增益平坦度小于±0.75 dB,增益控制范围为-22~10 dB,增益步进值为0.5 dB,噪声系数小于6.5dB,不同增益状态下的附加相移小于±5°,电路输出1 dB压缩点大于12 dBm,动态功耗小于155 mW.该可变增益放大器拓扑在满足项目需求的同时为减小可变增益放大器的附加相移提供了一种思路.

24～30 GHz高精度低附加相移数控衰减器

基于0.18μm CMOS工艺,设计并实现了一种5位高精度低附加相移数控衰减器。该衰减器的衰减动态范围为15.5 dB,步进为0.5 dB。采用了T型衰减结构和SPDT型衰减结构的衰减网络。采用了悬浮栅和悬浮衬底,提高了衰减精度,减小了插入损耗。采用了相位补偿网络,有效降低了衰减器的附加相移。测试结果表明,在24~30 GHz频带范围内,衰减步进为0.5 dB,插入损耗小于8 dB,衰减误差均方根(RMS)小于0.45 dB,附加相移小于±5°。芯片尺寸为1.2 mm×0.3 mm。

超低附加相移0.5GHz～18GHz六位数控衰减芯片设计

在简要介绍MMIC技术的基础上论述了使用ADS仿真软件设计超低附加相移0.5GHz～18GHz六位数控衰减芯片的方法。该衰减芯片由相对独立的六位衰减单元级联而成,在0.5GHz～18GHz频带范围内,插入损耗小于5dB,衰减精度不大于±(0.2+10%A)dB;步进为0.5dB;驻波不大于1.5;附加相移不大于±3.5°;电路芯片尺寸为2.4mm×1.2mm×0.1mm。采用TTL电平逻辑控制,开关速度小于20ns。芯片背面既是直流地也是射频地,可广泛用于相控阵系统。

超短基线基阵基元相移差的测量

本文针对超短基线定位系统定位精度不高的问题,首先介绍了一种改进阵形的高精度定位算法,然后介绍了如何测量基阵附加相移的方法,并在湖试中,应用了此方法得到的补偿相移值,取得较好的定位效果。

28 GHz CMOS可变增益双向有源移相器设计

基于65 nm CMOS工艺设计了一种可用于5G毫米波相控阵系统的可变增益双向有源移相器。该移相器采用二阶多相滤波器产生正交信号,利用矢量调制器实现移相和增益调节,利用开关切换信号传递方向。矢量调制器前级采用吉尔伯特单元对正交信号调幅实现360°移相,后级采用基于交叉耦合结构的可变增益放大器实现低附加相移的增益调节。后仿真结果表明,RMS相位误差小于-3.4°(TX)和-4.2°(RX),RMS增益误差均小于0.5 dB,增益调节范围为11.25 dB,产生的附加相位变化小于±3°(TX)和±1.6°(RX),移相模块的功耗为8.5 mW。

10~26GHz CMOS六位数控衰减器设计与实现

为了使衰减器更好的适应相控阵系统对高集成度波束赋形电路的应用需求;基于55 nm CMOS工艺,设计了一款具有低插入损耗、低附加相移特性的六位数控衰减器,该数控衰减器采用桥T和π型衰减结构级联而成,在10~26 GHz频率范围内实现步进为0.5 dB、动态范围为0~31.5 dB的信号幅度衰减;为减小插入损耗,NMOS开关采用悬浮栅和悬浮衬底连接方式,同时采用了电容补偿网络和电感补偿以有效降低附加相移;仿真结果表明,在10~26 GHz的频带范围内,该数控衰减器的插入损耗小于-7 dB,输入/输出回波小于-10 dB,附加相移小于±3°,所有衰减态的衰减误差均方根小于0.8 dB,芯片的核心电路面积为0.36 mm×0.16 mm。

S频段500 W高稳相固态功放设计

介绍了一种S频段500 W高稳相固态功放的工程实现。根据实际工程需求,采用4片功率芯片进行大功率合成,在2025 MHz~2120 MHz频率范围内实现输出功率大于600 W的固态功率放大器。采用了低附加相移电路设计、微波板材模块化设计、功率回退等措施,实现了在0℃~30℃的环境温度条件下,输出功率在1 W~500 W功率范围内,功放输出端相位变化小于11.5°,满足了厘米级扩频测控系统对S频段固态功放的工程技术要求。

光纤陀螺在摇摆状态下的误差特性分析

在海上由于风浪的作用船用光纤陀螺经常处于摇摆状态。在这种运动状态下,光纤陀螺的误差严重制约着捷联惯导系统的导航精度。根据光纤陀螺闭环控制系统的原理,建立了系统模型,并推导出光纤陀螺在摇摆状态下的附加相移误差(实际与理想状态之间闭环控制附加相移的差)表达式和输出误差表达式。从两式可以看出,附加相移误差影响系统的回路平衡时间和输出精度。详细剖析了附加相移误差表达式中各参数所代表的意义以及作用于附加相移误差的途径,并给出减小附加相移误差的方法。仿真和实验结果证明理论分析准确可信,为光纤陀螺动态方面的研究提供了参考。

激光窗口热效应和应力双折射的分析

分析了平板窗口在激光加热和内外压强差作用下对光束带来的附加相移,详细讨论了应力双折射部分的相移,计算了CaF2窗口的温升、应力、附加相移、远场Strehl比和退偏度等的分布。结果表明:窗口变形和折射率随温度变化是产生附加相移的主要原因,窗口的非均匀温升将导致光束质量下降,应力双折射部分的相移与窗口表面Miller指数有关,对入射光产生一定的退偏效应,从而影响光束质量。

非线性介质表面缺陷对激光光场的调制

以高斯光束为例,研究了非线性介质表面振幅调制型缺陷对光场的调制。基于广义惠更斯-菲涅尔衍射积分并采用泰勒级数展开方法,建立了高斯光束经过表面存在缺陷的非线性介质后的传输模型,得到了受缺陷调制光束经非线性介质后的光强分布解析式,研究了缺陷尺寸和光束在非线性介质中产生的附加相移大小对光强分布的影响,结果表明介质表面的缺陷尺寸越大,介质内产生的附加相移越大,光场受到的调制越严重。分别考虑了非线性折射率为正值和为负值的情况,研究发现相应的折射率值导致光束发生会聚或发散现象,并由于缺陷调制的作用,在光束传输过程中始终存在一光强极值点,且随着附加相移绝对值的增大光强极值点的峰值也随之增强。