以纺织微带单元及阵列天线为接收天线的射频能量收集系统输出电压比较研究

近些年,纺织天线作为可穿戴产品射频能量收集系统中的重要电子设备,越来越受到青睐。为研究基于纺织天线的射频能量收集系统的收集性能,该研究设计并制备了以涤纶毡为基底的纺织微带单元天线和纺织微带阵列天线。为了建立一个完整的射频能量收集系统,将信号发生器、功率放大器、发射天线和所设计的纺织微带天线(作为接收天线)与整流电路连接。研究结果表明,阵列天线的最大增益比单元天线高5.35 dB。最终的输出电压显示了射频能量收集系统的有效性。随着输入功率的增加、接收距离的减小,输出电压增加。通过单元天线的最高输出电压为39.2 mV,通过阵列天线的最高输出电压为72.7 mV,这是由于阵列天线的增益较高。这项研究将为该领域带来更多的研究思路。

面向环境射频能量收集的宽频整流电路

整流电路是射频能量回收系统的核心,能够将射频能量转换为直流。但由于整流电路中使用的二极管具有非线性特性,导致整流效率会随频率变化而降低。为解决这一问题,本文提出一种具有宽频带的整流电路,它通过采用与二极管串联的短路线、与二极管并联的开路线以及多级微带线结构来调整阻抗匹配,实现了在宽频带范围内的高转换效率。设计的整流电路在0 dBm的输入功率下,从1.7~2.7 GHz,均达到50%的整流转换效率,最高整流转换效率为63.3%。该宽带整流电路可以运用在无线能量收集系统中。

星载Q频段发射变频放大电路的研制

为了适应卫星通信向毫米波高频段快速发展的需求,设计实现了一款星载Q频段发射变频放大电路组件。首先,给出了发射变频放大电路的原理框图,通过优化电路布局将信号变频放大电路和本振信号倍频电路高度集成在一个组件内部,实现了组件的集成化和小型化,降低了电路的研制成本。其次,对发射变频放大电路组件的宽带特性进行优化设计,通过优化微带互联线的宽带阻抗匹配网络,同时采用加载短截线的方法增大波导-同轴-微带探针的工作带宽,有效地改善了发射变频放大电路在宽带内的增益平坦度特性。最后,对金属腔体和电源电路进行优化设计,提高电路的稳定性和可靠性。完成发射变频放大电路的加工测试并给出测试结果,整机联调验证后在型号任务中推广应用。

基于微带双脊间隙波导技术的Ka波段六端口网络电路

面向毫米波高精度雷达探测应用,文中提出了一种基于微带双脊间隙波导技术的六端口网络电路。设计了基于微带双脊间隙波导的功分器和耦合器电路,提出了微带双脊间隙波导至微带线的新型过渡转换结构,并基于简化的六端口网络原理框图,将所设计的功分器、耦合器以及过渡转换结构进行有机组合,实现了所设计的Ka波段六端口网络电路。实验测试结果表明:在所设计的37.5 GHz~42.5 GHz频率范围内,输入端口1与四个输出端口间的相位差均在±2.5°以内,输入端口2与四个输出端口间的相位差均在±5°内,工作中心频率处的输入输出间插入损耗约为7.3 dB。实验与仿真结果吻合较好。

短路枝节加载微带传输线滤波器设计方法研究

对于微带线滤波器为代表的传输线滤波器设计,给定技术指标,如何快速准确地确定其拓扑结构和结构参数是其中的关键。由于分布参数效应,导致传输线滤波器设计比较困难。针对一种短路枝节加载微带传输线滤波器,深入研究了其物理机制,给出了解析设计方法。首先导出了滤波器的传输矩阵,接着通过cot变换关系对传输矩阵进行变换,最后将其与根据技术指标综合得到的理想传输矩阵进行比对,从而能够快速地确定滤波器的结构参数初始值。为了验证所述设计方法,设计了一个中心频率为3.0 GHz,绝对带宽为2.0 GHz,回波损耗小于-20 dB的三阶带通滤波器实例,并进行了加工测试。测试结果表明,理论、仿真和测试结果相吻合,验证了设计方法的有效性。

X波段单面场微带隔离器设计

针对提升微带器件隔离度的需求,根据微带环行器的设计理论,设计了一种工作在X波段的高隔离度、高温度稳定性的单面场微带隔离器。通过对微带器件工作模式分析,提出开缝六边形结匹配矩形开路负载的电路结构。测试结果表明,采用开缝六边形结匹配矩形开路负载电路结构设计的X波段单面场微带隔离器,在11~11.4 GHz工作频率内、-55~+85℃温度下,插入损耗小于0.3 dB,电压驻波比小于1.3,隔离度大于23 dB,达到设计要求。

一种5G毫米波波束成形模块的设计与实现

设计并实现了一种适用于第5代(5th Generation,5G)移动毫米波通信的波束成形模块。该模块由天线阵列辐射结构与波束成形电路集成一体化构成。在单层双极化微带贴片天线的基础上,使用叠层技术设计了7层的叠层微带天线结构,以实现拓展天线带宽以及与波束成形电路相集成的目的。采用波束成形芯片F5268以及微带并联分支线Wilkinson功分器构建波束成形电路。利用有限元法软件进行仿真及优化,得到天线的各项参数数值。仿真结果表明,设计天线各端口的阻抗带宽达到3.90 GHz,相对带宽达到14.9%。实测结果表明,设计的波束成形模块具有一定的波束扫描能力,水平方向最大波束扫描角度为-30°~+29°;垂直方向最大波束扫描角度为-20°~+18°。所提设计能够满足5G毫米波通信的应用要求。

基于0.15μm GaAs pHEMT工艺的低噪声放大器设计

阐述一款源极负反馈结构的低噪声放大器设计,它基于0.15μm GaAs pHEMT工艺,采用微带线进行反馈和双边匹配,极大程度改善电路的噪声、增益和稳定性。放大器采用单电阻偏置方式,实现2V单电源供电,静态电流为78.9mA。它的中心频率为2.4GHz,在2.1~2.7GHz频段内最大增益大于16dB,增益平坦度在±0.6dB内,实际噪声系数小于1.5dB,系统在全频带内非常稳定,可适用于无线系统接收端前端设计。

一种高效微带型光导开关超短电脉冲产生器

本文提出了一种新型高效率微带型光导开关超短电脉冲产生器的电路结构，从理论上分析了光导开关对输出电脉冲瞬时特性的影响，并给出了实验结果。

高效率微带线光导开关非线性特性的实验研究

本文报道了高效率微带线光导开关非线性输出特性的实验研究 ,给出了输出波形 ,并与普通微带线电路光导开关的输出进行了比较 ,指出了这种微带线电路光导开关非线性输出的高效率特性、双极特性及利用非线性光导开关研制新型高效率、高压。

空域MPIE/MoM全波分析三维微带电路

矩量法在空域分析三维微带电路的关键是闭式格林函数的求解。本文首先介绍谱域格林函数一种新的表达式,使得源点和场点在同一层时,离散复镜像法可提取出与它们无关的闭式,从而避免了插值;不在同一层时,可提取与场点无关的闭式,此时只须对源点进行一维插值,因而提高了计算效率。然后,利用闭式格林函数和RWG基函数,基于混合位积分方程的矩量法就可以在空域精确、有效地分析三维任意形状微带电路。给出了几个典型实例,表明本文方法的有效性。

硅射频微带电路S参数模拟研究

对不同电阻率硅片射频微带电路S参数进行了模拟研究。建立了 5层结构的微带电路物理结构模型 ,对两种电阻率硅片上不同尺寸 (2× 10 - 5m到 2 0× 10 - 5m)微带线 1～ 10GHz频率范围内的S1 1 和S2 1 参数进行模拟计算。研究结果表明 :减少低电阻率硅片 (3～ 8Ω·cm)线条宽度对减小信号反射和提高传输有益 ;高电阻率硅片 (130～ 15 0Ω·cm)上细线条尺寸微带电路信号反射和提高传输特性也更好。频率越高 ,高阻硅片微带电路的高频性能更好。

甚宽带PBG滤波器结构

研究了光子带隙结构作为微带电路衬底的情况 ,分析其阻带特性的形成以及对电路性能的影响 .提出了利用级联与混合并联结构设计具有很宽频带的滤波器形式 .实验测量了其传输特性 。

140GHz二倍频器的研制

太赫兹通信中本振链输出功率无法满足实际需求,因此提出一种基于肖特基变容二极管的宽带、高效率140 GHz二倍频器设计方案。该倍频器结构基于波导腔体石英基片微带电路的混合集成方式实现。采用三维有限元与非线性谐波平衡联合仿真方法,实现了倍频器的最优化设计。根据仿真结果,完成了140 GHz二倍频器的加工、制作与测试工作。实测结果表明,在20 dBm的驱动功率下,倍频器的输出功率最高达6.6 mW,倍频效率7.15%;输入功率23 dBm对应的最大输出功率可达11.2 mW。该器件的成功研制使得实现太赫兹通信中的本振链成为可能。

无源微带电路中集总参数元件的FDTD模拟

本文推导了无源器件在 Yee氏网格中的公式 ,建立了微带电路中含无源器件的不同模型 ,给出了计算结果并与理论值作了比较 ,说明了用时域有限差分法分析计算含集总参数元件的无源微带电路的有效性。

新型光导开关瞬时特性的研究

文中介绍了一种新型的高效率微带线光导开关电路结构，综合考虑了光导开关和实际电路影响，进行了理论分析和数值计算，并给出了实验结果．

Ka波段单片低噪声放大器

利用0.25μm GaAs PHEMT工艺设计并制作了一种Ka波段低噪声放大器芯片.提出了适用于低噪声放大器的PHEMT器件特征.电路采用四级级联结构.利用微带电路实现输入、输出和级间匹配.通过对电路增益、噪声系数和驻波比等指标进行多目标优化,确定了器件参数.该放大器测试结果为：26.5-36 GHz频段内增益大于20 dB;多数测试点噪声系数小于3 dB,其中34 GHz频点噪声仅为1.94 dB;芯片面积2.88 mm×1 mm.

0.14THz倍频器的设计与仿真

固态倍频器是毫米波及亚毫米波频段超外差接收机中的关键器件,其研制对太赫兹通信具有重要意义。介绍了一种基于肖特基变容二极管的宽带、高效率0.14 THz二倍频器的拓扑结构和仿真设计。该倍频器基于波导腔体石英基片微带电路形式,通过引线互联分别实现肖特基二极管接地和施加外部直流偏置,倍频器各部分采用了宽带电磁耦合结构设计。在开展了二极管建模及阻抗特性分析的基础上,采用三维有限元与非线性谐波平衡联合仿真方法,实现了倍频器的最优化设计。仿真结果表明,当输入频率为65 GHz^75 GHz,驱动功率为20 dBm时,倍频器的输出功率最高达10.1 dBm,倍频效率达10.8%。

一种新型毫米波集成波导微带转换的分析与设计

提出一种新型集成于单层微带基片的毫米波集成波导微带转换 ,由一圆形微带谐振器、微带共面波导探针组成。利用全波分析软件对该转换器进行了分析计算、优化设计。测试了波导微带转换实物 ,结果表明 ,在Ka波段在 1 GHz频带内 ,该波导微带转换具有较低的插入损耗 ( <0 .4d B)和反射损耗 ( <-1 4d B)。可满足相关毫米波微带集成电路系统的应用要求。

印刷电路板微带线的电磁辐射机理和计算方法

为了提高辐射问题的计算效率,推导了微带线结构的基于闭式空域格林函数的矩量法(MOM)计算公式.在损耗基底介质的情况下,研究了微带信号线的辐射干扰以及单屏蔽线对辐射干扰的抑制作用.模拟结果显示,存在屏蔽线的微带线结构所产生的辐射干扰场远小于无屏蔽线的辐射干扰场,表明此单屏蔽线对电磁辐射干扰有很好的抑制效应.因此,在数字电路的电磁兼容(EMC)设计中,在强信号线邻近处放置1条屏蔽线能有效地降低辐射干扰.