基于U波段光波产生频率可调谐的微波载波

【目的】具有可调谐能力的高频微波载波(GHz)在第五代移动通信技术(5G)/第六代移动通信技术(6G)无线网络、雷达系统和卫星通信领域中有着广泛的应用。由于比较简单的系统结构、大带宽和低损耗的优点,基于光子技术生成高频可调谐微波载波的技术方案吸引了国内外研究团队的广泛关注。由于目前C波段有着成熟的商用器件,因此目前光生微波实验多在C波段进行。随着波分复用(WDM)—光载射频(ROF)技术借助WDM系统在光频域的合/分波来灵活实现微波频段的合/分波,利用ROF系统采用光生微波技术来简化基站配置,使得C波段的有限带宽资源(35 nm, 1 530~1 565 nm)越来越紧张。因此,光生微波技术的研究有着向更宽光谱范围扩展的驱动力。U波段可以提供宽至50 nm(1 625~1 675 nm)的信道带宽来缓解C波段的信道利用压力。在U波段,标准单模光纤已实现低至0.195 dB/km(@1 625 nm)的光功率损耗,特别是,掺铥光纤放大器在U波段也可实现达到18.7 dB(@1 655 nm)的大带宽增益。因此,基于标准单模光纤的WDM系统可向U波段扩展,从而促使WDM-ROF技术向这一波段延伸,进而带动光生微波技术向U波段拓展。文章研究了U波段的光生微波技术。【方法】从数学模型上看,现有光生微波技术对所应用的光载波波段是透明的,只需选择对应工作波段的光子学器件就可在任意波段使用这些方法来产生微波载波。从原理上看,C波段的光子学器件(如偏振控制器、相位调制器(PM)和光纤移相器(FPS)等)可以工作在U波段,这些器件的工艺技术成熟并易于购置。因此,文章采用C波段的PM、FPS和光耦合器等光子学器件,基于U波段光载波搭建了光生微波载波系统。【结果】最终基于该系统产生了调谐范围覆盖7.5~12.0 GHz、杂散抑制比达29.6~35.2 dB的可调谐微波载波。【结论】文章通过公式原理分析和实验验证,实现了将光生微波载波技术的工作波段扩展至U波段。

基于色散调控氟碲酸盐玻璃光纤的O-U波段平坦光频梳产生

光学频率梳(简称光频梳)作为一种优秀的多波长光源在通信领域具有巨大的应用潜力。通过将光频梳光源与波分复用技术(WDM)、空分复用技术结合(SDM),通信系统可以具有百Tbit/s量级的传输速率,在5G/6G通信、物联网、自动驾驶等方面具有重要的应用价值。目前实现光频梳的方法主要有以下四种,分别为基于锁模激光器产生飞秒光频梳、基于光学微腔产生光频梳、基于电光调制器产生光频梳以及基于行波四波混频产生光频梳。它们各具特点,但均很难同时实现宽光谱、高信噪比、高平坦度、高的单梳齿功率以及梳齿频率间隔大范围可调,这在一定程度上影响了光频梳在光通信领域的应用。本文提出基于受激布里渊激光腔产生种子梳,采用腔外负色散光纤进行脉冲压缩,进一步利用色散调控的高非线性氟碲酸盐光纤进行扩谱,从而实现光频梳产生。数值计算结果表明,通过该系统,我们可以得到重复频率大范围可调、光谱覆盖整个O-U波段且在O-U波段梳齿强度标准差小于5 dB的平坦光频梳,证明了通过基于布里渊激光腔与色散调控高非线性氟碲酸盐光纤的光学系统产生可用于光通信的平坦光频梳的可行性。

重频可调谐U波段被动谐波锁模光纤激光器

U波段(1 625~1 675 nm)高重频锁模光纤激光器在甲烷气体检测、扩展通信波段、光子显微镜、眼部手术等领域有广泛的应用前景。基于被动谐波锁模(Harmonic Mode-Locking, HML)的孤子自频移(Soliton Self-Frequency Shift, SSFS)技术是一种实现高重频U波段激光输出的有效方式。首先搭建了基于非线性偏振旋转(Nonlinear Polarization Rotation, NPR)的被动HML光纤激光器,并以此为种子源,通过级联的放大系统将输出功率最高放大至1.7 W。而后将放大的脉冲输入到一段反常色散的色散位移光纤(Dispersion-Shifted Fiber, DSF)中,利用SSFS效应将其中心波长频移至U波段。研究了其中三个重复频率(722.0、941.7、1 224.2 MHz)状态,系统地探究了脉冲重复频率对SSFS的影响。首次使用NPR被动HML光纤激光器作为SSFS效应种子源,实现了波长可覆盖整个U波段范围的GHz脉冲输出。

具有五陷波的超宽带天线设计

设计了一款具有五陷波特性的小型化超宽带天线,通过改变陷波结构参数和分析天线表面的电流分布,研究了陷波结构对超宽带及陷波特性的影响。天线尺寸仅为25 mm×20 mm×1 mm。辐射贴片由矩形和圆形贴片组成,背板通过切角挖槽实现了超宽带特性;添加对称钩型枝节,蚀刻U型槽及3类U型槽产生5个陷波。天线的工作带宽在3.8~16 GHz。有效抑制了国际卫星波段(4.5~4.8 GHz)、WLAN下行波段(5.15~5.35 GHz)、UNII-2c(5.47~5.725 GHz)、WLAN上行波段(5.725~5.825 GHz)、下行卫星系统频段(7.25~7.75 GHz)、上行卫星系统频段(7.9~8.4 GHz)、国际电信联盟频段(8.01~8.50 GHz)的干扰。天线在工作频带内具有全向性,增益平均在4 dBi以上。仿真和实测结果基本吻合,表明该天线可用于超宽带通信系统。

一种U波段功率放大器的研制

本文设计并分析了一种基于波导空间功率合成技术的U波段(40—60 GHz)功率放大器,采用E面T型结功率分配/合成结构和波导-微带转换实现宽带、低损耗的四路功率合成网络,建模仿真优化后加工制造实物,在全频段内测得无源背靠背损耗小于1.3 dB,与仿真结果吻合较好。装配4片某国产放大芯片后实测得在40—60 GHz内饱和输出功率大于37.8 dBm(6.03 W),其中在40—54 GHz内输出功率优于40 dBm(10 W),与输入功率相比,增益为7 dB左右,合成效率超过了80%。

New Test Light Spectrum Design for L/U-Band Extended Optical Fiber Line Testing System

This paper describes a new design for the test light source of an L/U-band extended optical fiber line testing system and the side-band suppresser ratio of the test light should be more than 70 dB.

用于毫米波相控阵的U波段10W GaN功率放大器MMIC

基于0.15μm GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,研制了一款U波段10 W功率放大器单片微波集成电路(MMIC)。该功率放大器MMIC使用的GaN HEMT漏源击穿电压高达90 V,在28 V的漏源电压下,器件功率密度达到5 W/mm。电路级间引入增益补偿网络(GCN),并与偏置网络结合,提高电路稳定性的同时可降低插入损耗;输出级匹配电路使用威尔金森功率合成器及簇丛式结构实现8路功率合成,同时保证阻抗匹配效果及漏极供电能力,提高放大器的输出功率与效率。测试结果表明,在40~50 GHz工作频带内,在栅极工作电压为-1.4 V,漏极工作电压28 V的工作条件下,该功率放大器MMIC饱和输出功率大于40 dBm,功率增益大于15 dB,输入电压驻波比(VSWR)小于2,功率附加效率(PAE)大于20%。

毫米波宽带双陷波MIMO天线设计

为有效抑制部分毫米波通信信号干扰,实现无线通信设备小型化,设计了一款具有双陷波特性的毫米波宽带MIMO天线。天线基本单元由辐射单元、微带馈线、Rogers RO4350B基板以及接地板构成。通过在天线辐射贴片刻蚀U型槽,以及接地板添加倒U型枝节,可在工作频段内产生双陷波特性;进一步在接地板引入圆形开槽使MIMO天线获得良好的隔离度。该天线结构紧凑,尺寸仅为26.7 mm×16.67 mm×1.524 mm,工作于21~40 GHz频段,其中陷波频段为22.04~24.72 GHz和25.96~31.2 GHz。结果表明:该天线在工作频段内隔离度大于20 dB,最大增益可达8.49 dBi,包络相关系数(ECC)均小于0.002,具有良好的辐射和增益性能,在毫米波超宽带通信中具有应用潜力。

抗振条面内接触刚度对蒸汽发生器传热管流致振动的影响

流弹性失稳是引起蒸汽发生器传热管管束失效的一种主要原因。在相同流场条件下,传热管是否出现流弹性失稳与其模态频率直接相关。在实际结构中,抗振条对U型传热管弯管段面内支撑机理与面外的方向上不同,是通过摩擦约束实现的。这使得在模态分析计算中,传热管弯管段支撑处的边界条件设置非常重要。本文将传热管与抗振条接触点处的面外边界条件假设为简支,而在面内方向上用弹簧来模拟抗振条对传热管的摩擦约束。同时,通过改变弹簧刚度,讨论了不同强弱的面内支撑对传热管流致振动的影响。分析结果表明,当抗振条与传热管面内接触刚度较弱时,面内流弹性失稳可能较面外流弹性失稳出现得更早。

LTE-U:未来移动通信系统发展的助推剂

LTE-U(LTE in unlicensed spectrum)是近来3GPP标准化组织讨论研究的用于缓解授权频段通信压力的新兴技术。首先对LTE-U技术进行概述,随后分析了LTE-U的工作频谱和设计要求,同时总结了其可能的部署场景和运行模式,然后对部署LTE-U存在的难点和现有的应用解决方案的相关研究进行了详细阐述,最后对未来的研究方向进行了展望。

一种新型的具有带阻特性的超宽带天线

设计制作了一种新型的具有带阻特性的超宽带微带天线。采用在六边形辐射贴片上开一对称的U形槽,实现了天线的带阻特性。仿真结果表明,可以方便地通过改变U形槽的宽度来改变阻带的位置和宽度。可实现天线频带宽度(S11≤-10 dB)为3.015 GHz^13.270 GHz,相对带宽达126%,并能精确阻隔WLAN(5.725 GHz^5.85 GHz)频率段,实验结果表明该天线适用于超宽带系统的应用。

基于双层金属开口环谐振器结构的U波段左手材料

基于左手介质的传输线理论,经过估算尺寸后设计出相应的结构并仿真得到散射参量,然后利用Smith的参量提取方法提取有效介电常量、有效磁导率和折射率,对一种双层金属开口环谐振器结构的U波段左手材料的传输特性和电磁参量特性进行分析.数值仿真结果表明,该结构在48.8～59.9GHz频带内有效介电常量和有效磁导率均为负值,同时在该频率范围内具有负折射特性,从而证实了该结构在U波段的左手特性,对左手介质在更高波段的研究具有一定的参考意义.

WLAN小型双频微带天线的设计与分析

在分析传统缝隙微带天线的基础上,用传输线和空腔模型设计了一种可用于WiFi、WiMAX的WLAN微带天线。在贴片与接地板之间引入短路面使天线实现小型化,在贴片上开U型缝隙产生双频辐射,采用较低介电常数的介质基板和添加空气腔展宽了天线的带宽。仿真结果表明,当电压驻波比VSWR<2.0时,天线在2.45 GHz带宽为200 MHz(2.35～2.55 GHz),增益达到3.8 dB;在5.2 GHz带宽为1 050 MHz(5.0～6.05 GHz)增益达到8.8 dB。该天线覆盖了WLAN的所有频段,整体性能良好,增益较高,结构简单,易于实现,可以为实际无线通信系统的应用提供参考。

一种新型双陷波超宽带天线设计

设计了一种新型双陷波超宽带印刷天线。辐射贴片底部为梯形结构,实现了良好的阻抗匹配。通过在贴片上加载两个U型缝隙,分别在中心频率3.5GHz和5.5GHz处产生陷波。比较陷波前后天线表面电流密度,并用传输线理论对陷波产生机理进行了分析。天线实测与仿真结果吻合,通带内天线辐射效果良好,陷波频段内增益下降超过5dB,达到了陷波抑制的效果。

一种新型超宽带小型化U型微带滤波器

提出了一种新型超宽带(UWB)小型化微带滤波器。这种结构采用多个短路支节并联于主传输线上,短路支节长度为四分之一波长。采用一种新型等效电路对其进行分析、模拟,其中的主传输线、并联支节线以及T型结、拐角、接地孔等不连续处均等效为相应的电路元件,并结合适当的U型电路变形。通过精确建模、仿真,使这种新型结构的滤波器具有更小的体积和更宽的通带。采用0.762 mm厚RT Duriod 6002板材实际制作一个通带为3～21 GHz的超宽带微带滤波器,尺寸为12 mm×21 mm×0.762 mm。该滤波器不仅体积小,且性能优良,其带内损耗小于2.1 dB,回波损耗优于-8.2 dB。实做通带2.96～21.01 GHz,带宽达150.6%,与仿真结果较为吻合,可以满足工程应用的需要。

用数值预报场间接对比新疆两种型号探空系统

利用2007—2010年近4年的探空资料对比新疆中、北部地区乌鲁木齐、伊宁、克拉玛依、北塔山4个采用GTS(U)-2型P波段雷达-电子探空仪的探空站及其周围的阿勒泰、阿克苏和库尔勒3个采用GTS1型L波段雷达-电子探空仪的探空站的探空记录与预报场的偏差值,发现采用GTSl型探空仪的3个探空站的探空记录不仅在同一观测时段而且08:00(北京时,下同)与20:00两个不同的观测时段与预报场差值的差异小;4个采用GTS(U)-2型探空仪的探空站的探空记录与预报场的差值在同一观测时间的差异小,但08:00和20:00的差异很大;且GTS(U)-2型探空仪与GTSl型探空仪20:00获取的探空记录与预报场差值的差异小,但08:00探空记录的差异大。综合对比结果表明:2007年1月—2010年3月新疆自治区采用的GTS(U)-2型探空仪的探空记录08:00可能存在问题,用户在数据资料分析时需要特别注意。

一种新型的具有带阻特性的超宽带微带天线

设计制作了一种新型的具有带阻特性的超宽带微带天线。天线采用50Ω共面波导馈电结构,辐射单元采用圆形金属贴片,在圆形贴片上开一个倒U形槽,实现了天线的带阻特性。测试结果表明:在频率段2.8-12.0 GHz内(除5.00-5.95 GHz外)天线驻波比小于2,且天线具有近似全向辐射的特性;而天线在频率段5.00-5.95 GHz内形成了阻带,从而有效阻隔了WLAN(5.150-5.825 GHz)频率段。该天线具有尺寸小,易于与微波电路集成等优点,可以用于超宽带系统。

具有带阻特性的新型超宽带天线研究

据短距离无线电通信系统对超宽带天线的要求,提出了一种新型的具有带阻特性的印刷超宽带天线。采用在辐射贴片传输线旁边加上2个U形寄生单元来实现天线的带阻特性,天线的辐射贴片与接地板具有一致的结构,使得天线的辐射方向图与偶极子天线非常类似。对U形寄生单元的各个参数对带阻性能的影响进行了研究,仿真结果表明可以方便的通过改变寄生单元的尺寸和位置来改变阻带的位置和宽度。可实现天线频带宽度(S11≤-10 dB)3.5 GHz^14.6 GHz,相对带宽达123%,并实现了4.9 Ghz^6.1 GHz的阻带特性,实验结果表明该天线适用于超宽带系统的应用。

核磁共振氢谱方法对红外光谱碳氟键伸缩振动变化的研究

采用傅里叶转换红外光谱方法测定了三种1,2-二-[β-(α-甲基-α′对位取代基苯基)噻吩]六氟环戊烯化合物I、Ⅱ、Ⅲ的红外光谱。在确认主要红外吸收峰归属并对图谱进行解析的基础上观测到环戊烯环上的碳氟键吸收频率依化合物Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ次序逐一相应增高,发生规律性变化。化合物Ⅰ:νasC—F=1332.21cm-1,νsC—F=1231.91cm-1,δC—F=1159.99cm-1;化合物Ⅱ:νasC—F=1338.18cm-1,νsC—F=1254.31cm-1,δC—F=1179.22cm-1;化合物Ⅲ:νasC—F=1360.99cm-1,νsC—F=1263.29cm-1,δC—F=1194.00cm-1。对此不仅从红外光谱吸收原理进行了定性讨论,而且采用核磁共振谱测定化合物氢谱的方法给出了定量描述:化合物Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ的H-1,H-2化学位移δ值,均为Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ,反映出取代基引起苯环质子周围的电子云密度增加。因此可确认红外吸收的诱导效应与共轭效应共同作用是导致化合物环戊烯环上的碳氟键伸缩振动频率发生规律性变化的原因。这说明核磁共振氢谱是红外光谱解析的有力工具。

一种用于WLAN的U形槽加载的双频贴片微带天线

提出了一种在贴片上加载改进的U形缝隙的新型双频微带天线.该天线结构简单,可以应用在无线局域网802.11b(2.4-2.48GHz)和802.11a(5.150-5.350GHz)的系统中,而且只需简单修改天线尺寸参数,就可以实现对天线高频段和低频段的调节.本天线使用Ansoft公司的HFSS软件进行仿真和优化,在低频和高频分别获得100MHz和300MHz的带宽,并且能达到实际应用的波束宽度、增益和交叉极化电平.