Ka波段连续波9 W GaN功率放大器

本文研制了一款采用0.15μm碳化硅基氮化镓功率MMIC工艺的Ka波段连续波功率放大器芯片。功率放大器采用了3级共源级联结构。输出级采用了16个晶体管进行功率合成,有效地分散了热分布,输出匹配网络采用低损耗拓扑架构,保证了输出功率与附加效率。级间匹配采用了最大增益匹配,同时兼顾了小信号增益平坦度。在28 GHz~30 GHz内,小信号增益为25 dB,28 V偏置电压下连续波输出功率大于39 dBm,功率增益为17 dB,附加效率大于25%,热阻为1.41℃/W。输出功率为35 dBm时,IMD 3小于-25 dBc,芯片面积为3.0 mm×3.1 mm。

Ka波段双模螺旋线行波管的研制

本文介绍了一种Ka波段双模螺旋线行波管的研制情况,其工作频率范围为32~38GHz,工作电压为9.5kV,低模工作比为70%,峰值输出功率为150~200W;高模工作比为10%,峰值输出功率为300~400W。该Ka波段双模螺旋线行波管具有工作电压低、快速启动、可无环控工作的特点,适用于航外有源诱饵弹等多种应用场景。

Ka波段大回旋电子注介质加载回旋行波管输入耦合器研究

针对Ka波段大回旋电子注回旋行波管设计了一个TE 21模式输入耦合器。该输入耦合器结构为Y形功分器,将输入的矩形波导TE 10模式转换为圆波导的TE 21模式进行输出。本文对其转换原理进行了简要介绍,通过仿真确定了输入耦合器模型的参数,并加工出部件,并进行了实际测试,测试的结果满足Ka波段大回旋行波管的信号输入要求。

一次层状云弱降水过程的机载Ka波段云雷达探测特征分析

利用2019年11月17日一次层状云系弱降水过程中获取的机载Ka波段云雷达(Ka-band precipitation cloud radar,KPR)和云粒子测量系统(droplet measurement technologies,DMT)资料,将利用云粒子谱正演得到的雷达反射率因子(Z_(c))与KPR探测值(Z_(m))进行对比,并对影响两者偏差的成因进行探讨分析。结果发现:(1)在层状云内部,Z_(c)与Z_(m)有很好的一致性,两者之间的偏差和均方根偏差分别为4.1 dBZ和4.3 dBZ。(2)在KPR径向速度变化和速度谱宽较大的区域,或在云层比较薄的区域,Z_(c)与Z_(m)之间的偏差和均方根偏差变大,但在雷达反射率因子的变化趋势上有较好的一致性。(3)云粒子数浓度(N_(c))、云粒子有效直径和云中液态水含量的变化均对Z_(c)与Z_(m)之间的偏差有一定的影响,但偏差总体控制在±10 dBZ范围内。随着N_(c)的增大,两者之间的偏差变小,当N_(c)>200 cm^(-3)时,偏差大于10 dBZ的时次极少。当有效直径在50~230μm、液态水含量在0.15~0.50 g·m^(-3)范围内时,Z_(c)<Z_(m);当有效直径大于230μm、液态水含量大于0.50 g·m^(-3)时,Z_(c)>Z_(m)。

Ka波段自偏置微带环行器优化设计与仿真分析

基于BaM型六角铁氧体材料,利用有限元仿真软件建立微带环行器的三维电磁场模型,优化仿真设计Ka波段自偏置环行器的结构和尺寸,探究铁氧体基板厚度h、中心圆盘半径R_(0)以及大小Y结尺寸对环行器性能的影响。结果表明,在26~28GHz频率范围内,插入损耗S_(21)随着铁氧体基板厚度h增大而增大,隔离度S_(12)和回波损耗S_(11)随铁氧体基板厚度h和中心圆盘半径R_(0)先增大后减小;随着大小Y结长度和宽度的增大,回波损耗S_(11)和隔离度S_(12)均先增大后减小。经优化仿真后,在26~27.6GHz频率范围内,环行器插入损耗S_(21)均小于1dB,最小插入损耗为0.85dB,最大隔离度为53dB,隔离度S_(12)和回波损耗S_(11)均大于20dB的带宽约1.6GHz,器件整体尺寸为7mm×7 mm×0.4mm,具有良好的环行性能。

基于Ka波段电磁聚焦型介质超表面结构设计

Ka波段是指频率在26.5~40 GHz的微波频段,具有高速率、高带宽、低延迟等优点,被广泛应用于卫星通信、雷达、无线电导航等领域。电磁聚焦型介质超表面可以实现对电磁波的聚焦,能够弥补Ka波段信号传输距离短、易受雨雪天气干扰的缺点,提高信号的利用率,因此受到研究人员的广泛关注。在此主要研究基于Ka波段的电磁聚焦超表面结构设计,(1)利用CST软件设计一款Ka波段圆极化波入射的全介质单元结构,该结构可以将圆极化平面波聚焦。(2)利用CST软件设计一个线极化波入射波的电磁聚焦透镜。

一种基于BGA的Ka波段射频信号传输设计

Ka波段射频信号的垂直传输技术是实现Ka波段SiP板级应用的关键技术。文中针对应用BGA管脚的陶瓷封装Ka波段SiP装配于PCB的情况,设计了从芯片键合、微带传输、类同轴陶瓷基板垂直传输、类同轴BGA传输、类同轴微波印制板垂直传输到PCB带状线传输的连续传输结构。通过对传输结构建模,并进行计算和电磁场仿真,完成了基于BGA的陶瓷基板和PCB联合设计。在基板完成制造、芯片装配后进行端口驻波测试,驻波测试曲线显示端口匹配良好,仿真模型与实物一致性高。

Ka波段100W连续波固态功放模块一体化设计

文章介绍了一种基于GaN功率芯片(MMIC)的Ka波段100W连续波固态功放模块的工程实现。主要特点是突破常规模块化设计方法,采用一体化设计思路,在一个模块内设计多种形式的功分/合成网络,依托精密机械加工技术,在Ka波段实现了高效功率合成。模块的实测结果表明,在Ka波段17%的相对带宽内,合成效率大于90%,连续波输出功率大于115W,功率附加效率大于20%,功率增益大于50dB。

一种Ka波段阵面馈电网络的设计研究

随着毫米波雷达的广泛应用,毫米波馈线网络也得到了迅速的发展。为了降低馈电网络损耗,通常选择波导作为传输线,但波导尺寸大、重量重的缺点需要解决,为此提出了一种Ka波段紧凑型波导馈电网络设计方法。该网络将标准BJ100波导的尺寸调整为非标波导,采用非标波导的窄边耦合设计12个分口的收发网络。该方法能实现网络的一体化设计、制造,提高了网络分口幅度、相位的一致性。通过微波仿真软件进行参数优化,获得理想的性能指标。试验样件厚度减小40□,重量轻10□,网络幅度误差在0.8 dB之内,相位误差在10°以内。结果表明该方法设计的Ka波段波导网络满足工程需求。

基于扇形枝节的Ka波段带通滤波器设计

【目的】在通信系统中,滤波器对滤除带外信号有着重要的作用。对于传统的平行耦合线滤波器和发夹线滤波器来说,存在体积较大以及寄生通带的问题。【方法】使用微带扇形枝节设计出一个小尺寸Ka波段带通滤波器。首先针对扇形枝节结构进行分析计算,然后使用全波三维电磁仿真软件对滤波器进行建模仿真,并通过调整扇形枝节的半径和角度等参数,对初始模型进行优化改进。最后使用RO5880基板对滤波器进行加工。【结果】实际测试得到滤波器中心频率约36.9 GHz,带宽约为4.57 GHz,达到了设计指标。【结论】本设计相较于同频段的平行耦合线滤波器占用更小的体积,且在低频段对带外信号的抑制效果更好。

激光云高仪与Ka波段云雷达测云能力对比分析

文章基于激光云高仪和Ka波段云雷达2种仪器协同测量云技术,对2021-06-01/07-31宁夏六盘山气象站的数据进行对比分析。在几乎相同的地理位置下比较2种设备所获取的云底高度和云时间数据,进一步分析2种设备的观测性能受天气状况影响的程度。结果表明:在观测条件相同的情况下,2种设备的观测结果不尽相同。原因是激光云高仪易受特殊的天气现象影响,其中受雾、霾、降水等影响较大,导致云的观测数据出现了偏差。

Ka波段40W功率放大器MMIC的设计和实现

采用0.15μm栅长GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,研制了一款Ka波段大功率、高效率功率放大器单片微波集成电路(MMIC)。电路采用三级放大结构,在输入、输出端采用Lange耦合器进行功率分配和合成,输入匹配网络加入RC稳定结构以提升电路稳定性,末级器件采用改进型电抗式Bus-bar总线合成匹配网络,在保证各路平衡性的同时,调整器件电压和电流波形,提高电路的输出功率和功率附加效率。测试结果表明,在34~36 GHz频带内,放大器MMIC的饱和输出功率达到40 W,功率增益达到18 dB,功率附加效率达到30%。该功率放大器可有效改善毫米波发射系统的信号传输距离和作用精度。

Ka波段宽带收发前端设计

本文介绍了一款工作在32-40GHz的宽带收发系统。系统包含了本振模块,Ka变频模块,X变频模块,功放模块与天线模块。该收发系统采用超外差结构,使用两次变频方案,第一次为Ka-X波段变频,第二次为X波段变频。其中Ka变频方案中的上变频采用了分段滤波设计来达到杂散抑制要求,X变频方案采用双向放大芯片使接收与放大通过同一个链路进行放大,极大地节省了模块体积和面积。本文主要设计并测试了其中的Ka变频模块以及X变频模块使其达到所需设计指标。

Ka波段宽带螺旋线行波管研制

主要针对Ka波段宽带高功率螺旋线行波管慢波结构进行了优化设计,旨在提高行波管输出功率和效率,并对返波振荡特性进行了仿真分析。行波管测试结果表明,在工作频段26.5~40 GHz,连续波输出功率大于200 W,总效率超过41%,增益大于31.5 dB。该管可作为Ka波段大功率毫米波功率放大器,应用于各类军事和民用电子系统中。

一种Ka波段多通道收发组件设计

基于混合微波集成电路技术(Hybrid Microwave Integrated Circuit,HMIC)设计了一款Ka波段多通道收发组件。该收发组件由四路接收链路、两路发射链路、衰减控制模块、锁相介质振荡器(Phase-locked Dielectric Resonator Oscillator,PLDRO)和电源模块组成。测试表明,该组件发射功率可达36 dBm,接收增益最大可达70 dB,接收链路可以实现0~62 dB的增益调控,发射链路可以实现0~31 dB的增益调控,通道间隔离度可以达到80 dBc,实现了大功率、高增益、大动态增益范围的技术要求,具有较高的工程应用价值。

Ka波段宽带波导-微带转换结构设计与应用

为探索毫米波功放高功率稳定输出特性,设计研究了一种适用于Ka波段的共面输出新型波导-微带转换结构,采用HFSS仿真软件分析了结构可行性,并在样机上进行组装验证。通过优化转换结构,设计两段式微带的一体化结构矩形波导口作为射频输出,波导口尺寸为2.0mm×7.11mm,通过在波导微带探针结构中引入共面波导间的宽带互联结构,采用键合金丝串联微带与探针完成阻抗匹配,在确保薄膜探针可靠性组装的同时,可有效确保射频输出指标的一致性。最终产品性能测试覆盖33.5GHz~35.5GHz,实现了毫米波信号的优良传输,输出功率稳定保持40dBm~42dBm。该两段式微带-波导转换方式,具有功率较高、损耗较低的特点,加工一致性好,在微波毫米波领域具有非常广阔的应用前景。

Ka波段高隔离单刀四掷开关芯片

文章基于赝高电子迁移率晶体管(Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor,PHEMT)工艺,设计一款Ka波段单刀四掷反射式开关芯片。为降低芯片插入损耗和提高隔离度,电路选取并联型反射式拓扑结构。同时,为提高工作带宽和减小芯片面积,采用高低阻抗变换线替代50Ω传输线方式匹配阻抗。芯片采用0 V和-5 V电压控制支路开关的导通或关断。芯片尺寸为1.85 mm×1.55 mm。实测结果表明,在28~42 GHz工作频带范围内,输入输出回波损耗小于-10 dB,插入损耗小于3.2 dB,隔离度大于38 dB,实现了开关芯片低插损、高隔离度的优异性能。

Ka波段倍频放大组件

报道了Ka波段倍频放大组件的研究结果 .将厘米波信号通过FET二次倍频和PHEMT四次倍频方式提升到Ka波段 ,并通过功率放大器获得输出频率在 2 4～ 3 0 .4GHz范围内 ,最大的倍频增益为 16.6dB ,输出功率大于 5 0mW ,最大输出功率大于 10 0mW .

Ka波段GaN HEMT大功率、高效率放大器MMIC

采用GaN HEMT工艺,解决了GaN功率HEMT材料结构、大信号模型提取、电路设计、芯片测试等难题,分析了如何提高电路效率,并利用ADS软件对电路进行了原理图与版图优化设计,成功研制出Ka波段GaN大功率、高效率功率放大器MMIC。该单片功率放大器包含三级级联放大电路,采用了Wilkinson功率分配/合成网络,采用阻性网络消除奇模振荡,输入/输出阻抗均匹配至50Ω。电路在34～36 GHz下,饱和输出功率大于6 W,功率增益大于13 dB,功率附加效率大于15%,芯片尺寸3.5 mm×1.8 mm,与目前国际报道的最好水平相当。

Ka波段全相参雷达收发射频前端系统组件研制

提出了一种Ka波段全相参雷达收发前端电路的设计方法,该设计方法综合考虑了收发变频本振(频综)和收发射频前端电路的特点和设计要求,对上/下变频的频率分配进行优化规划,充分利用了直接数字频率合成(DDS)、锁相环(PLL)和FPGA等的优点,从而既降低本振的实现难度,又可在频谱纯度(相噪和杂散水平)与变频时间等关键技术指标上得到了较高的综合表现。基于此,研制实现了一款性能优良的Ka波段全相参雷达收发前端系统组件,该组件已成功地应用在某Ka波段全相参雷达系统中。实测结果表明:当S/C波段的PLL本振源最小步进15MHz、带宽480MHz时,发射端杂散电平小于-65dBc,接收端杂散小于-70dBc,相噪水平优于-94dBc/Hz@1kHz,系统最大变频(频差480MHz)时间小于15μs。