用于射频能量收集的低阈值CMOS整流电路设计

基于TSMC 180 nm工艺,设计了一款高效率低阈值整流电路。在传统差分输入交叉耦合整流电路的基础上,提出源极与衬底之间增加双PMOS对称辅助晶体管配合缓冲电容的改进结构,对整流晶体管进行阈值补偿。有效缓解了MOS管的衬底偏置效应,降低了整流电路的开启阈值电压,针对较低输入信号功率,提高了整流电路的功率转换效率(PCE)。同时将低阈值整流电路三级级联以提高输出电压。测试结果显示,在输入信号功率为-14 dBm@915 MHz时,三级级联低阈值整流电路实现了升压功能,能稳定输出1.2 V电压,峰值PCE约为71.32%。相较于传统结构,该低阈值整流电路更适合用于射频能量收集。

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。

“射频与微波电路”项目式教学改革实践

为加快学习过程中“一万小时积累”的速度,使得学生在学习“射频与微波电路”课程时高效地进入这一现代电路设计艺术,我们创新了项目式教学方法——“课程设计Project”。通过开展精心设计的具有高度学习价值的射频与微波电路递进式设计任务,达到了快速提升学生的学习曲线、迅速掌握该课程知识体系的目的,并在课程结束时形成对学生的过程性评价,成为一个完整的教学周期,为高校创建“新工科”教学进行了有益的探索。

物联网射频感知识别电路设计研究

针对现有感知识别电路在实际运行中存在灵敏度低、功耗大的问题,开展物联网射频感知识别电路设计研究。为实现电路的通信传输,合理选择射频感知识别电路通信协议。结合物联网技术,实现感知识别信息采集。采用阈值补偿的方法,对物联网射频电路前端进行设计。利用流水线工艺,实现电路数字低功耗设计。通过实例证明,新的电路在实际运行时灵敏度更高,且静态功耗和动态功耗均能够控制在理想范围内,应用效果较好。

一种紧凑的射频CMOS放大器LC输出匹配电路

提出了一种紧凑的射频互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)放大器LC输出匹配电路,利用放大器漏极偏置电感、输出端隔直电容与放大器输出端并联电感电容形成高阶LC谐振网络,可在占用较小芯片面积的条件下实现较传统L型匹配电路更宽频率范围的输出阻抗匹配。推导了该LC输出匹配电路元件值的计算式,并根据提出的设计方法,采用65 nm CMOS工艺设计了一款K频段放大器,其输出匹配电路尺寸仅98μm×150μm。仿真结果表明,在16.5~22.1 GHz频率范围内放大器的S 22<-10 dB,阻抗匹配带宽相比L型匹配电路增加166%。放大器实测S参数和仿真结果相符,验证了该LC匹配电路可实现紧凑的宽带阻抗匹配。

面向芯片静电放电问题的射频集成电路防护系统设计

旨在解决传统射频电路防护系统中存在的抗干扰能力不足和漏电量较大等问题,设计了一种可在静电放电保护的同时维持电路综合性能的射频集成电路防护系统。该系统包含一种改进式双结构电源钳位电路(两种类型化电路),利用综合控制电路和释放电路来处理静电放电脉冲。此外,选择超宽带低噪声放大器作为射频电路基体,并通过噪声相消技术对其进行改进,设计了噪音相消式超宽带低噪声放大器,通过精准检测并消除第一级金属氧化物半导体晶体管的沟道电流热噪声,实现信噪比的提升。仿真结果显示,所研究设计的双结构电源钳位电路在10,50和100 ns这三个快速上电时间均未出现误触发情况。其在输入匹配、输出匹配、增益和噪声系数方面表现出色,尤其是噪声系数在2.89~4.05 dB之间,增益在16.35~16.85 dB之间,功耗为2.1 mW,且寄生效应相对较小。由此可见,该防护系统不仅显著提升了电路的防护能力,还确保了电路的整体性能,为高性能与高防护能力的电路设计提供新的思路。

北广ZF-50A中波发射机射频电路工作原理与故障维修

北广ZF-50A中波发射机是在引进HARRIS公司DX系列基础上改进型产品。该机型具有性能稳定、调制线性好、工作效率高、非线性失真小、保护功能完善的优点,被广泛应用于国内各大、中功率发射台。目前,该机型普遍到了故障高发期,维修实践表明,该机型射频部分的故障为多发故障,也是维修的难点。本文对此机型射频部分的工作原理进行了剖析,并对射频部分的故障检修要点进行了论述,希望能为中波发射台的技术同行提供借鉴。

射频放大电路中电压和电流的计算和分析

在现代移动通信系统中,射频放大电路的应用范围不断扩大。在大功率的应用场景下,电路中电容和电感上的电压和电流会变得很大,在硬件电路设计时需要仔细考虑电容的耐压参数和电感的过流参数。以900 MHz频率下36 dBm功率输出的射频放大电路为例,计算电路中各个节点的交流电压和电流,以期为电路中电容和电感的参数选型提供理论依据和参考。

硅基三维集成射频无源器件及电路研究进展

射频电賂在移动通信终端和雷达前端等电子系统中占据了较大比例的面积和体积,且现有射频集成方式无法实现无源电路的微型化、多功能化、一体化系统集成,成为系统小型化集成、性能提升的瓶颈,更制约了各种电子设备和通信系统的发展.基于硅通孔的三维集成技术可以实现硅基电路的多层堆叠,在实现高密度、高性能、微型化的射频系统方面具有巨大发展潜力和广阔应用前景.本文介绍了基于硅基三维集成技术实现的射频无源器件及电路的研究进展,主要包括无源电容、电感、天线、滤波器、功分器、耦合器、巴伦.最后,对各类射频无源器件及功能电路模块的发展现状和趋势进行了总结和展望.

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。

工程教育专业认证背景下专业拓展课程线上线下混合教学实践——以射频电路课程为例

在学院开展工程教育认证的大背景下对专业拓展课程的线上线下混合教学改革进行探索。在射频电路课程的教学活动中,坚持以学生为中心的教育理念,在教学内容、教学模式和考核评价等各个维度开展了教学改革实践。形成了面向一线企业的人才培养目标,自建了大量工程案例、教学视频等网络资源。利用在线教学平台,积极开展师生互动,解答学生疑问,掌握学习动态。改革实践表明,线上线下混合教学模式能够有效激发学生的学习热情,全面提高教学效果,对强化应用型本科高校专业发展特色,提升专业人才培养质量具有重要意义。

基于DDS的四极杆射频电源设计

四极杆质谱仪在化学、生物、医学以及材料学等许多领域中都是非常重要的分析工具,被广泛应用于物质化学组成分析、生物大分子构成研究、血液中的生化分子检测、新材料组成研究等工作上。在四极杆质谱仪的离子筛选过程中,想要形成能筛选特定离子的四极场,就需要给四极杆提供合适的交直流电压。因此,能提供合适电压的射频电源是四极杆质谱仪中必不可缺的一个部件。目前,四极杆质谱仪的射频电源都有使用 RLC串联谐振电路以得到交流高压。一些设计通过改变电感线圈匝数来对谐振电路进行调谐,但是这需要人工调节线圈匝数。为了改善这个缺点,本论文采用了直接数字式频率合成技术(DDS),这种设计通过指令控制电源的交流频率以进行调谐。而目前采用DDS芯片的射频电源还有频率精度不高的问题。本次的设计针对这个问题,使用了上位机控制程序以及将小数转为浮点数进行传递的方法,提高了射频电源的交流频率精度到0.1Hz,以便更精准地进行调谐。实验表明,该射频电源的交流频率精度为0.1Hz,其在10Hz~10MHz 的频率范围内都能保持稳定的交流电压,频率最大误差不超过0.070%,RSD为0.266%。另外,其还具有可调的3.8~18.9V交流电压峰峰值。

基于射频收发芯片nRF401的计算机接口电路设计

文章介绍了采用单片射频收发芯片nRF401和MAX232A接口芯片构成的计算机无线接口电路,工作频率433MHz,发射功率+10dBm,接收灵敏度-105dBm,数据速率20kbit/s。

TYPE B芯片射频接口电路技术研究

整流器、时钟提取电路、调制电路和解调器等主要模块,符合ISO/IEC14443TypeB协议的非接触IC卡射频接口电路的基本构成,列举并分析了具体的电路实现形式。对于TypeB射频接口电路的设计具有参考和指导意义。

真空可变电容对高功率射频电路调配网络的影响

本文重点介绍真空可变电容对高功率射频电路调配网络的影响,为台站对发射机调谐方面提供参考。

EPC RFID标签芯片OSC频率校准方法及OSC电路

为解决EPC振荡器的性能差和功耗高的问题,介绍一种EPC C1G2无源RFID电子标签芯片OSC的频率校准方法。基于伪锁相环的理论,利用UHF RFID阅读器下发指令帧头的特定字符作为时间基准,校准RFID标签芯片振荡器的工作频率,将振荡器的频率调整到目标频率,克服因半导体工艺误差引起的振荡器频率偏差,满足UHF RFID标签对振荡器频率偏差的要求。实验结果表明,芯片只需在出厂前进行一次频率校准,并把校准参数存储在芯片的非挥发存储器中,之后在芯片上电时只需从存储器中读取相应的频率校准参数进行设置,而无需再次校准。

高频电路辐射干扰快速分析与预估方法

针对高频电路辐射干扰测量时间长,实验配置成本较高的问题,提出一种基于射频电压和射频电流参数测量的高频电路电磁辐射干扰快速分析与预估方法。给出了相应的理论分析和实验系统设计。实验表明:电路射频参数测量与近场及电波暗室测量结果吻合较好,说明基于射频电压探头测量可有效实现对电磁兼容措施改进前后高频电路的辐射干扰快速分析,另基于射频电流探头测量亦可实现对电路电磁辐射场的快速估计。该方法简单快速,对高频电路设计和性能改进有一定参考价值。

基于LabVIEW的射频通信电路实验测试平台开发

针对射频电路实验教学中存在的仪器设备操作复杂和高成本问题,基于LabVIEW和GPIB协议开发了一套射频通信电路实验测试平台。该平台包含主控计算机、GPIB-USB转接卡和具有GPIB接口的程控仪器,可以实现电路测试、显示测试结果和数据处理功能,同时能根据测试数据生成报表和绘制曲线,并提供灵活、方便的综合查询功能。实验教学实践表明,该测试平台提高了设备利用率和教学效率。

射频电路实践教学的探索

抓好射频电路实践教学,对不断提高射频电路的教学质量、培养学生的实践能力和创新能力很有必要。从课程建设思路、实验内容设置以及实验教学相关探索等3个方面对射频电路实践教学进行讨论,重点探讨了以硬件测量实验、软件仿真实验和综合设计实验为一体的实验内容体系的设置。实践表明,该模式可以有效地激发学生的学习兴趣,全面地提高实践教学质量。

射频电路板抗干扰设计

为保证电路性能,在进行射频电路印制电路板(PCB)设计时应考虑电磁兼容性,这对于减小系统电磁信息辐射具有重要的意义。文中重点讨论按元器件的布局与布线原则来最大限度地实现电路的性能指标,达到抗干扰的设计目的。通过几个实验测试事例,分析了影响印制板抗干扰性能的几个不同因素,说明了印制板制作过程中应采取的实际的解决办法。