Ku波段全腔提取相对论磁控管仿真设计

为了拓展相对论磁控管工作频段,设计了一个Ku波段高效率全腔提取相对论磁控管。该器件采用20腔阳极结构,冷腔模拟结果表明其π模工作频率约为13.5 GHz。结合全腔轴向提取技术,在电压150 kV、电流0.41 kA、工作磁场0.4 T的条件下,PIC仿真得到38 MW的仿真功率,工作频率13.47 GHz;仿真得到的功率转换效率约61.6%。仿真结果表明该器件转换效率高,结构紧凑,具有实现轻小型永磁包装的潜质。

高功率Ku波段微带环行/隔离组件设计与验证

针对提升微带器件功率密度的需求,根据微带环行器的设计理论,设计三种不同电路结构的Ku波段微带环行/隔离组件。对三种电路结构加载50 W功率时的电场和磁场强度进行了分析,并制作异形电容匹配双Y结电路和多路加抗的平面Y谐振器电路两种结构的微带环行/隔离组件。测试结果表明,采用多路加抗的平面Y谐振器电路结构设计的Ku波段微带环行/隔离组件,在16.5~17.5 GHz的工作频带内,插入损耗小于0.48 dB,电压驻波比小于1.25,单结隔离度大于20 dB,外形尺寸为6 mm×6 mm×1.8 mm,额定功率为50 W,满足设计要求。

星载Ku波段相控阵SAR系统及应用

近年来,轻小型星载相控阵合成孔径雷达(SAR)系统发展迅速。本文介绍了我国首个星载Ku波段相控阵SAR系统主要性能指标及应用效能,卫星在轨后获取了一系列高质量的Ku波段SAR图像,可广泛应用于应急事件、自然资源调查、极地环境监测、生态环境保护、地表形变监测等方向。

基于GaN的Ku波段四通道T/R组件设计

本文介绍了一种基于GaN功放芯片的Ku波段四通道T/R组件。该组件具有高效率、高集成、小体积、重量轻、模块化等特点。文章从T/R组件射频链路框架、收发通道指标推算、射频转接仿真方面进行阐述。最终测试结果显示,该组件在2GHz工作带宽内性能优良,发射功率大于40dBm,效率高于28%;接收增益大于29.5dB,噪声系数小于3.6。

一种新型共面波导馈电Ku波段准八木贴片天线的设计

本文设计了一种中心频率为15 GHz、基于共面馈电结构的Ku波段准八木“贴片”天线,该天线结构相对简单、工作频段较宽并且具有较高的增益特性。该设计通过分析、添加并且优化寄生竖向“贴片”的方式实现特定频率范围内电感或电容的改变,从而达到提高天线带宽的目的。研究还表明:在两侧竖向“贴片”的两端添加横向“贴片”,通过调整横向“贴片”的方向,以及改变寄生贴片的参数,可以进一步地提高天线带宽。本设计提出的准八木“贴片”天线的工作频段比初始天线相对带宽提高了13.3%,工作频带内峰值增益达到8.3 dBi,平均增益达到7.5 dBi,工作频带内平均效率为75%。该新型天线可广泛应用于无线通信系统中,并可用作阵列元为设计相控阵、有源阵列以及毫米波成像阵列提供支持。

基于悬置微带的Ku波段发阻滤波器设计

针对Ku波段甚小终端卫星通信射频系统中发阻滤波器的应用需求,文中采用悬置微带线设计了一款具有陡峭截止特性的伪椭圆低通滤波器。该滤波器由多个T型结级联构成,通过优化设计T型结的结构参数可获得优异的截止特性。为了便于仿真设计,文中对悬置微带T型结的结构进行了详细分析并给出了相应的等效电路模型,在此基础上给出了所提出的发阻滤波器的集总参数模型。通过该集总参数模型可获得分布电路结构的初始参数,有效提高了优化设计效率。为了验证所提出的滤波器性能,利用该结构设计了两款Ku波段发阻滤波器。测试结果表明,两款发阻滤波器的带内损耗分别小于0.3 dB和0.4 dB,带外抑制分别大于33 dB和38 dB,过渡带的衰减斜率可达120 dB/GHz。

一种Ku波段脉冲栅控行波管电子枪研究

本文研究了一种Ku波段2.5Kw脉冲栅控行波管电子枪结构,针对电子枪因受热胀冷缩导致栅网严重变形的问题展开了深入分析。通过模拟计算和实验验证,明确了阴栅装配距离和阴影栅网受热影响导致的变形原因。在此基础上,通过结构改进和调整阴栅距离等方法,成功实现了各项指标满足要求的栅控电子枪。改进后的电子枪在整管试验中表现出栅网截获电流明显减小,参数满足设计要求。研究结果不仅解决了原电子枪存在的栅网截获电流问题,还为栅控电子枪设计中考虑阴极热膨胀对参数的影响提供了有益启示。

一款Ku波段的低噪声放大器设计

阐述采用0.15μm GaAspHEMT工艺,基于ADS仿真,设计一款工作频率在12~18GHz的两级级联宽带LNA。电路采用电阻偏压实现单电源供电,输入输出级电压采用共源级放大电路自偏置的拓扑结构,保证了系统的低噪声和高增益。同时引入串联负反馈网络配合宽带匹配技术拓展系统的工作带宽。仿真结果显示,系统工作在Ku波段(12~18GHz)时,输入输出回波损耗总体小于-10dB,增益维持在19dB左右,同时系统噪声低于1.45dB,可取得良好的性能。

星载高可靠性Ku波段GaN功率放大器芯片

基于星载高可靠性的应用背景,采用0.20μm GaN HEMT工艺研制了一款12 V工作电压的Ku频段功率放大器芯片。利用电热结合的分析方法,确定了管芯结构及工作电压。基于Load-pull测试获得GaN HEMT管芯的最佳输出功率和最佳效率阻抗,设计了一种带谐波匹配的高效率输出匹配电路,并通过引入有耗匹配,研制出了低压稳定的级间匹配电路。芯片面积为2.8 mm×2.6 mm,管芯漏极动态电压仿真峰值低于30 V,实测结温小于80℃,满足宇航Ⅰ级降额要求。功率放大器在17.5~18.0 GHz、漏压12 V(连续波)条件下,典型饱和输出功率2.5 W,附加效率38%,功率增益大于20 dB,线性增益大于27 dB,满足星载高效率要求。

Ku波段高增益8通道T/R组件设计与实现

利用低温共烧陶瓷(LTCC)高集成化设计优势,设计并实现了一款Ku波段高增益8通道T/R组件。该组件通过双向放大器的合理运用,有效提高了组件的收发增益,同时利用液态金属材料的特性,将硅铝壳体与铝合金散热齿进行有机结合,大大提高了组件在连续波发射工作模式下的热量传导能力,保证了组件小体积下工作的可靠性。最终设计实现的Ku波段高增益8通道T/R组件,体积仅84 mm×48 mm×6 mm,质量约60 g,发射功率增益大于45 dB,发射输出功率大于1 W,接收增益大于29 dB,接收噪声系数小于3.5 dB。该组件8个通道收发性能一致性好,性能稳定,具有良好的工程实用价值。

民航KU波段卫星地面站设备故障分析与维护

民航KU波段卫星地面站主要用于民航机场和飞机通信系统,能够实现全球范围内的可靠卫星通讯及数据传输。为保障民航KU波段卫星地面站系统设备正常运行,需做好卫星地面站设备故障分析与维护。基于此,本文介绍了民航KU波段卫星地面站系统的组成和工作原理,分析了系统中各项设备的故障类型、原因、排除方法,并提出了设备维护措施。

一种宽带紧凑高可靠性Ku波段波导阵列天线的研制

研制了一套宽带紧凑高可靠性Ku波段波导阵列天线。该天线结构简单,采用纯金属材料依靠机加工制作,可靠性高,工作频带宽,电性能优良。选取典型频点测试,测试数据与指标要求很好吻合,具有大于22dB的天线增益和大于2GHz的工作带宽。该天线的研制为要求宽带高可靠性和高增益的应用场景提供了有效的解决方案。

Ku波段60W AlGaN/GaN功率管

针对Ku波段60W氮化镓内匹配功率管,开展了内匹配电路的设计、合成以及内匹配电路的测试等研究工作,实现了GaN功率HEMT在Ku波段60W输出功率的内匹配电路,并使整个电路的输入、输出电路阻抗提升至50Ω。该功率管采用南京电子器件研究所研制的两个10.8mm栅宽管芯进行合成,最终研制的GaN Ku波段内匹配功率管在28V漏电压、1ms周期、10%占空比及14.0~14.5GHz频带内输出功率大于60W,最高功率输出66W,带内功率增益大于6dB,最大功率附加效率33.1%,充分显示了GaN功率器件在Ku波段应用的性能优势。

星载Ku波段波导缝隙天线的缝隙特性分析

在星载Ku波段谐振式波导缝隙阵列天线设计中,由于结构空间的限制,采用半高非标准波导。考虑到半高波导中更容易产生高次模影响的特点,以及设计成本和效率问题,将基于有限元法的高频电磁仿真软件Ansoft HFSS与Fortran编程相结合应用于该类天线的设计。采用HFSS研究并描述了宽边纵向辐射缝隙和中心倾斜耦合缝隙的特性,结合Elliott提出的经典平面缝隙阵设计理论,用Fortran编程设计了阵元数为80(8×10)的波导缝隙阵列天线实验件,并用HFSS仿真优化了天线阵整体的性能。对实物天线进行了近场测试,结果表明:天线的E面和H面副瓣电平分别是-29dB和-27.5dB,1.3以下驻波带宽为340MHz,与仿真结果基本吻合。良好的测试结果验证了用HFSS获取缝隙特性曲线的正确性及设计方法的有效性,为后期大型阵列设计提供了一种有效的方法。

一种宽频高增益的Ku波段微带天线设计

微带天线的固有窄带特性是限制其受到广泛应用的重要原因之一。运用寄生单元和引入空气间隙等技术,设计了一种适合Ku波段的宽频带高增益天线。微带天线的设计采用新颖的椭圆寄生贴片,同时引入空气层,这样不仅降低了微带天线的Q值,还达到增加微带天线带宽的目的;同时半椭圆寄生单元的引入也进一步提高了天线的增益。仿真及测试结果表明,天线回波损耗小于-10dB的相对带宽达到23.7%,同时带内增益基本大于8dB。

Ku波段海表波高/潮位探测系统的研究

本文提出的 Ku波段海表波高 /潮位探测系统在测量精度和使用方便上优于沿用至今的波高计和浪潮仪。该探测系统为一机两用 ,使 1 4 .5GHz微波信号通过两只检相管比较Doppler回波相位 ,而精确测得波高 ,使 1 1 GHz微波信号通过三角波调频的相干差频可精确测得海表潮位。基于两路信号共用一部天线 ,采用正交极化工作且各插入带通滤波器 ,使隔离度在 80 d B以上 ,相互串扰抑制到很微弱 ,确保了测量精度在 cm级 ,使实测值与定标值良好一致。

Ku波段单片功率放大器设计与制作

介绍了一种Ku波段GaAs功率放大器芯片的研制过程。芯片采用电抗匹配电路结构,三级级联放大,末级采用多胞器件进行功率合成,实现了电路的高增益和所要求的功率输出;另外,还对元器件模型技术、GaAsMM IC测试技术等进行了相应描述。在芯片的研制过程中,利用ADS软件进行仿真及优化,利用电磁场仿真进行版图设计。在4英寸(100 mm)0.25μmGaAs PHEMT工艺线上完成芯片制作,在12.5～15.0 GHz的频率范围内,脉冲饱和输出功率Po大于34.7 dBm(脉宽100μs,占空比10%),功率增益Gp大于19.7 dB,功率附加效率PAE大于30%,功率增益平坦度小于±0.4 dB。该芯片可以应用到许多微波系统中。

基于GaAs PHEMT的Ku波段宽带单片中功率放大器

设计并实现了一款Ku波段宽带单片中功率放大器,依据电路原理设计了功率放大器电路,利用ADS软件对设计的电路和版图分别进行了电学参数优化与电磁仿真。放大器采用0.25μm栅长的GaAs PHEMT作为有源器件,芯片衬底减薄至80μm,采用了NiCr金属膜电阻、重叠式MIM(金属-绝缘体-金属)电容器、空气桥连接和背面通孔接地等工艺技术。放大器芯片输入输出端口匹配到50Ω。微波性能测试结果表明,单片放大器的工作频率为13～18GHz,功率增益19dB,饱和输出功率29dBm,功率附加效率30%。

Ku波段Wilkinson功分器仿真与设计

针对现有功分器设计方法存在的一些不足，提出一个Ku波段的一分四功分器的设计要求。结合ADS软件的速度快与HFSS的准确2个优点，协同使用2个仿真软件进行仿真，通过参数优化在短周期内设计一个Ku波段的一分四的Wilkinson微带线功分器。设计版图和腔体图并进行加工组装，通过调试测量该功分器最终达到设计目标：工作带宽为16～18 GHz，在工作带内驻波小于1．3，传输损耗小于7．1 dB，4个端口的隔离度大于17．5 dB。测试结果验证了该功分器设计方法的可行性。

Ku波段旋转扫描扇形波束散射计地面扩展目标在轨定标

旋转扫描扇形波束散射计(Rotating Fan-beam SCATterometer,RFSCAT)是一种新体制的海洋风场测量雷达散射计。RFSCAT对同一观测面元能够提供更多的方位角和入射角观测组合,改善海面风矢量场的反演精度。为了达到设计的风场反演精度,系统要求定标精度为0.5 dB。该文基于中法海洋卫星(Chinese French Oceanography SATellite,CFOSAT)雷达散射计的系统参数,考虑了在轨测量的主要误差源,分析了地面扩展目标在轨外定标的特点,给出了可行的RFSCAT在轨外定标方法,并利用仿真数据对该方法进行验证。利用QuikSCAT散射计的L2A数据和图像重构(SIR)数据,针对地球表面归一化雷达后向散射系数(s 0)稳定的区域,给出了定标地图,为RFSCAT在轨定标提供参考。