一种V波段高效率5W GaN功率放大器MMIC

基于0.13μm SiC基GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,设计了一款V波段GaN功率放大器单片微波集成电路(MMIC)。该功率放大器MMIC采用三级放大拓扑结构以满足增益需求;使用高低阻抗微带传输线进行阻抗匹配,通过威尔金森功分器/合成器完成功率放大器的末端功率合成;通过对晶体管宽长比的设计与多胞晶体管的合成,实现了功率放大器的高功率稳定工作和高效率输出。经过测试,在59~61 GHz频率范围内,在占空比为20%、脉宽为100μs时,该功率放大器MMIC的饱和输出功率达到37 dBm以上,功率附加效率(PAE)大于21.1%,功率增益大于17 dB;连续波测试条件下输出功率大于36.8 dBm, PAE大于21%。该设计在输出功率和PAE上具有一定的优势。

基于硅基埋置异构集成工艺的V波段收发芯片

南京电子器件研究所结合自主的硅基埋置异构集成工艺和InP HBT工艺,设计制造了国内首款基于硅基埋置异构集成工艺的V波段收发芯片(如图1所示)。该芯片内部集成六倍频器、混频器、滤波器、放大器、伪码调制器等,采用球栅阵列封装(Ball grid array,BGA)接口,具有集成度高。

V波段低损耗波导密封与平面集成电路技术

V波段信号经过同轴电缆传输的损耗较大,所以主要通过波导进行传输V波段信号,但由于波导结构无法实现有源器件的集成,要集成有源器件需要转换为微带平面电路,而且V波段的有源器件均为裸芯片,要求波导转换为微带平面电路的结构必须实现气密,因此,为了实现平面集成,需要低损耗的气密的波导—微带过渡装置来完成,但目前V波段实现平面集成的结构均无法实现低损耗气密。本文提供了一种V波段低损耗波导密封与平面集成电路技术,在满足气密要求的同时,可实现波导到微带平面电路的过渡,且损耗较小。

一种用于FOD检测系统的V波段波导缝隙阵列天线

提出了一种适用于跑道异物(Foreign Object Debris, FOD)检测系统的V波段波导缝隙阵列天线。所提出的阵列天线工作频带为74~79 GHz,阵面包含2 048个单元。天线采用多模波导缝隙阵列天线形式,并设计了波导功分网络,具有高增益、低剖面等优良特点。天线整体结构厚度10 mm以内,辐射效率50%以上。天线的实测结果表明,理论结果和测试结果吻合,具有较高的工程实用性。

V波段3W GaN功率放大器MMIC

以50μm厚的SiC为衬底,基于T型栅GaN HEMT工艺技术,设计并制作了一款V波段GaN功率放大器单片微波集成电路(MMIC)。该功率放大器MMIC电路采用三级放大拓扑结构进行设计;采用高低阻抗微带传输线进行阻抗匹配和片上功率合成;采用介质电容和薄膜电阻进行偏置网络设计,实现稳定工作和低损耗输出。经测试,在55~65 GHz频带内,漏极工作电压+20 V、栅极工作电压-2.3 V的偏置条件下,在占空比20%、脉宽100μs脉冲状态时,该功率放大器MMIC的饱和输出功率达到3 W以上,功率附加效率达到22%;连续波状态时,其饱和输出功率达到2.5 W以上,60 GHz时最高功率达到3 W。

一种V波段波导双工器的设计

双工器是现在电子系统中的常用器件。本文设计了毫米波V波段的波导双工器,它由H面T结与两个不同频段的波导滤波器构成。波导膜片滤波器的设计采用常规的设计方法完成。这种结构的特点是频段高、体积小、插损小,加工工艺要求高,信道之间的干扰小,重复性很高。

V波段波导-微带探针转换器设计

采用高频仿真软件HFSS仿真设计了V波段E面探针方式的波导-微带探针转换器结构,并加工制作了实物样件.经测试样件实测结果表明,在频率50～60 GHz的范围内,转换器的插入损耗＜0.5 dB,与仿真结果基本吻合,适合广泛工程应用.

一种平面结构的V波段上变频器

介绍了平面结构的V波段变频器 .该变频器采用平衡变频结构 ,变频电路主体为平面结构 ,同时采用了E面探针结构的波导微带转换作为射频信号输出 .文中给出了该上变频器的电路软件仿真结果和实测结果以及E面探针波导微带转换的仿真和测试结果 .最后给出了该上变频器的实物结构 .

Q/V波段空间行波管及应用

Q/V波段空间行波管具有工作频率高、带宽宽、传输速率快等优点。本文介绍了国内外Q/V波段螺旋线行波管的研究状况以及在未来空间应用情况。

V波段引信反侦察抗干扰性能研究

根据非大气窗口V波段大气衰减特性,通过仿真计算侦察机接收到的来自不同距离V波段引信的探测信号,分析V波段引信反侦察性能;仿真来自不同距离和功率有源干扰对于V波段引信的干信比值,并根据干信比值与有效干扰界之间的关系,对比窗口频段分析对引信实施干扰的效果。最后通过缩比试验验证V波段引信的抗干扰能力。通过仿真和实验,结果表明V波段毫米波引信虽探测距离受限,但隐蔽性好,抗有源干扰能力强。

V波段空间行波管研制

本文介绍了国内外V波段空间行波管研究进展,给出了作者在V波段空间行波管设计和性能测试结果。V波段空间行波管电子枪采用传统皮尔斯型电子枪,高频采用螺旋线结构,为了提高行波管效率,采用四降压收集极。测试结果表明在工作频带内V波段空间行波管连续波饱和输出功率超过20 W,总效率超过21.8%,行波管动态流通率超过98%,在整个工作频带内行波管饱和增益超过了43dB。

紧凑型菱形缝隙V波段过模圆波导选模耦合器

设计了一种用于测量V波段过模高功率毫米波源在线功率的选模耦合器。利用小孔耦合理论和微元法对菱形耦合缝隙进行了理论分析,采用两组相同的菱形耦合缝隙实现选模功能,缩短了耦合器长度,增加了工作带宽。采用数值模拟的方法对耦合器结构进行优化设计,模拟结果表明:在60GHz频点处,TM01模耦合度约为50dB,TM02模耦合度仅为75dB,对TM02模的抑制度为25dB;在500MHz带宽内对TM02模的抑制度大于15dB,1GHz带宽内的抑制度大于10dB,可满足工作于TM01模的V波段高功率毫米波测试需求。同时针对工作于高次模TM0n(n=2,3,4,…)的器件设计了可抑制TM01模的耦合器,为高次模工作的高功率毫米波器件的在线功率测量和模式诊断提供了技术方案。

一种相位编码脉冲压缩V波段脉冲多普勒引信设计

为提高无线电引信的抗干扰能力,本文提出一种V波段的相位编码脉冲压缩多普勒引信,综合采用非大气窗口波段、脉内脉间相位编码、中频数字化、脉冲压缩及频域处理等多项技术,并详细介绍了各关键部分的实现方式,并进行了初步的抗干扰性能分析。

V波段空间行波管输能系统匹配特性提升技术研究

输能系统是影响高频率毫米波行波管高效率输出的关键因素,为研制V波段30 W空间行波管,拓展V波段输能系统的带宽和提升与高频慢波系统的匹配特性,利用传输理论分析和仿真软件优化两种方式改善限制V波段螺旋线行波管宽带驻波比较高的问题,并根据公式推导和CST软件仿真结果开展工艺试验,验证新结构的大螺距绕线方案对改变传输匹配特性是否有效,最终证明了在57~63 GHz工作频带内驻波系数小于1.4,满足V波段空间行波管的使用需求。

V波段微带-波导过渡设计

本文介绍了一种应用于汽车防撞雷达收发前端测量的V波段微带-波导过渡设计。利用高频仿真软件HFSS对过渡结构进行了仿真优化并进行了实物制作。对过渡进行了测试并和仿真结果进行了对比分析。结果表明该过渡可以满足实际测试需求。

V波段宽带混频器的设计

宽带混频器由于其工作带宽大,变频损耗低,在通信、雷达以及微波毫米波测试仪器等系统得到广泛的应用。介绍了一种V波段鳍线单平衡混频器的设计过程并给出了测试结果。从单平衡混频器的基本原理出发,阐述了鳍线单平衡混频电路和矩形波导到鳍线的过渡结构的设计。最后制作出的宽带混频器在射频频率为50～75GHz的整个V波段内,变频损耗小于10dBm,并有良好的变频损耗平坦度。

基于功率合成技术的V波段倍频源

赫兹倍频链通过对低频段微波信号多次倍频,可以获得高稳定、低相位噪声的太赫兹频率源,应用前景广阔。倍频链越高频,需要驱动功率越不容易达到,为提高V波段倍频链功率,尝试了倍频功率合成方法,该方式与放大器功率合成相比,具有相位差影响和频率加倍的特点。研制出了V波段4路倍频源,对倍频合成工作原理、倍频效率和高次谐波抑制效果进行了验证。测试结果表明:在66～75GHz范围内,V波段倍频器均可获得20dBm以上的2次谐波倍频功率输出,最大功率为24dBm,带内波动约为4dB,功率合成效率大于85%。

一种单平面结构的高精度V波段0/180°移相器

受魔-T特性的启发,不同于传统的平衡式微带-槽线0/180°移相器双平面结构,文中采用平衡式共面波导-槽线转换方案,应用肖特基势垒二极管研制了一种响应速度快、寄生调幅小的小型化单平面电路结构V波段0/180°移相器,实现了电路简化设计。该移相器结构紧凑,加工方便,在4 GHz的宽频带范围内,实现插入损耗<3 dB、相位平衡度≤5°、幅度平衡度≤0.5 dB的良好电性能。

一种V波段近距探测毫米波功率放大器设计

介绍了一种用于弹上近距探测系统,工作在非大气窗口波段的功率放大器,该功放基于MMIC实现电路设计,采用端口驻波较好的两路电桥,由多级级联实现功率合成,波导到微带采用两路微带探针经波导E面插入,完成波导立体传输线与微带集成传输线间的过渡转换,同时又实现同相宽带功率分配/合成。实际的测试表明,在工作带宽内,指标满足设计要求,实现了相对较大的功率输出,为该波段的工程应用提供了技术保证。

V波段圆波导TE_(01)模式激励器

V波段圆波导TE01模式激励器由矩形TE10模式到矩形TE20模式变换器和矩形TE20模式到圆波导TE01模式变换器组成。采用H面(磁面)转弯激励的方式实现矩形TE10模式到矩形TE20模式的变换;根据圆波导TE01模式的场分布特性,引入过模波导实现了矩形TE20到圆波导TE01的变换。计算结果表明设计的激励器转换效率在95%以上;模式纯度在98%以上的相对带宽可达4.2 GHz;其中在43.4 GHz处的最大转换效率为99.08%,纯度为99.20%。