基于DGS的切比雪夫低通滤波器设计

为了抑制微波传输系统中的高次谐波以及杂散信号,采用DGS(缺陷地结构)来设计低通滤波器。通过在经典的五阶切比雪夫低通滤波器的接地面上蚀刻多个哑铃型DGS结构,获得了较好的通带和阻带性能。仿真及测试结果显示,采用DGS结构设计的低通滤波器,其通带截止频率为1.4 GHz,0~1.4 GHz通带内回波损耗值优于-20 dB且插入损耗值小于0.5 dB,阻带范围为2~10 GHz。经实物加工测试分析表明,实测结果与仿真结果吻合较好。设计的DGS结构低通滤波器在无线通信系统中具有一定的应用前景。

新型热隔离高频信号传输结构

为了保持直调电/光转换组件激光器恒温区域温度不变,提出了一种新型的热隔离高频信号传输结构。该结构采用低热导率介质的电容来传输高频信号,有效增大了电/光转换组件中射频和激光器芯片之间的传热热阻,降低了从射频到激光器芯片恒温区之间的热传导。仿真结果表明:与传统的电路片搭接结构、金丝级联结构相比,所提传输结构使半导体制冷器的热负载分别降低了20.5%、10%,电流分别降低了100、60 mA;同时,该传输结构在2~18 GHz频段内的回波损耗最大只有-16.7 dB,具备良好的射频传输性能。

应用于1.4GHz的紧凑型可穿戴阵列贴片天线设计

针对天线可最大限度探测人体深层组织需降低天线的回波损耗和增加带宽性能问题,提出了一种可穿戴阵列贴片天线。该天线尺寸大小为40 mm×40 mm×2.54 mm,上下两层的介质基板厚度均为1.27 mm,添加上层介质基板是为了天线与更深的组织层匹配,将单元贴片天线以2×2的形式集成到单个基板上组成阵列,并用HFSS仿真软件搭建人体组织模型进行仿真。仿真结果表明,单元贴片天线在中心频率1.4 GHz处的回波损耗达到-20 dB,-10 dB处的阻抗带宽为1.384×1.411 GHz,阵列贴片天线在中心频率1.4 GHz处的回波损耗达到-25 dB,在-10 dB处的阻抗带宽为1.383×1.424 GHz,由于天线加工误差导致实物测量时天线的中心频率发生右移,但总体与仿真结果一致。两款天线对比可知阵列天线相较于单元天线的回波损耗更低,带宽更宽。

一种低功耗射频能量采集系统的仿真与分析

针对传统射频能量采集系统中RF-DC转换效率偏低的问题,文中设计了一种在入射功率为5~10 dBm范围内转换效率整体大于50%的低功耗射频能量采集系统。该方法在单阶Villard整流倍压电路结构的基础上将倍压阶数增加到七阶,有效提高了系统的输出电压和输出功率,从而提升了系统的转换效率。通过ADS射频软件对系统进行了总体设计与仿真,当回波损耗S 11参数满足设计要求后,将电路导入Altuim Designer中进行实物制作,在不同入射功率下测量系统负载电阻的输出电压,并计算得到对应功率下的整流转换效率。仿真结果与实验数据表明,系统在入射功率为5~10 dBm的范围内,整体整流转换效率可达50%以上,在10 dBm处得到最大转换效率为54.1%。与相同频点的射频能量采集系统相比,在设有同级别负载电阻和输入功率的条件下,文中所设计系统具有更高的输出电压,提升了RF-DC的转换效率。

基于分形理论的高低阻抗线低通滤波器

提出了具有分形形状的高低阻抗线低通滤波器,仿真结果表明,与传统的高低阻抗线低通滤波器相比,其通带性能得到了巨大的改善,其良好的通带性能是由于分形形状微带线的宽度阶梯渐变减弱了其电流不连续性。为了验证所提出方法的有效性,设计、加工、测量了一组不同迭代次数的分形高低阻抗线低通滤波器,结果表明,高低阻抗线低通滤波器通带内反射损耗的最大值由-17.8 dB降低到-28.6dB,而其它性能并不因此而改变。

0.18m CMOS工艺3.1~5.2GHz低噪声放大器

基于共源级联放大器的小信号模型,详细分析了宽带放大器的输入阻抗特性和噪声特性。利用MOS晶体管的寄生容性反馈机理,采用TSMC公司标准0.18μmCMOS工艺设计实现了单片集成宽带低噪声放大器,芯片尺寸为0.6mm×1.5mm。测试结果表明,在3.1～5.2GHz频段内,S11<-15dB,S21>12dB,S22<-12dB,噪声系数NF<3.1dB。电源电压为1.8V,功耗为14mW。

低副瓣膜片加载方形棱锥喇叭天线设计

为了降低方形棱锥喇叭天线的E面方向图副瓣电平,该文对具有相同外形尺寸、不同加载方式的方形棱锥喇叭天线进行建模分析。采用基于有限元法的电磁软件,对传统无加载、金属四脊加载、金属膜片非周期阵列对称加载三种方形棱锥喇叭天线的回波损耗、方向图及隔离度仿真特性进行比较分析。研制了中心频率为12 GHz的膜片阵列加载方形棱锥喇叭天线,该天线在10～14 GHz频带上的方向性系数大于14 dB,E面方向图第一副瓣电平比主瓣低17 dB以上,双正交线极化隔离度及工作主模与其它模式的模式隔离度均高于40 dB。仿真和实测结果证明了膜片加载方法对于改善方形棱锥喇叭天线副瓣电平特性的有效性。

7～13.5GHz单片低噪声放大器设计

采用0.15μm GaAs PHEMT工艺,设计了一款7～13.5 GHz宽带低噪声放大器单片集成电路。该单片集成电路可用于点对点、点对多点通信以及测试仪器和测试系统中。电路采用两级级联的放大结构,每级采用自偏压技术实现单电源供电。电路中增加并联负反馈结构,以提高增益平坦度。电路输出后端增加阻性电路,提高部分频段的稳定性,在全频段上满足无条件稳定的条件。在频率为7～13.5 GHz范围内,外加工作电压3 V,对低噪声放大器芯片进行了在片测试,测试结果表明,在带内放大器的噪声系数小于1.6 dB,小信号增益大于17 dB,输入回波损耗低于-12 dB,输出回波损耗低于-15 dB;低噪声放大器芯片面积为2.15 mm×1.15 mm。

400～520MHz LTCC多层片状耦合器

介绍了一种400～520MHz耦合度为-20dB的LTCC多层片状耦合器的设计。该耦合器由两个高耦合系数多层电感相互耦合而成,它的应用频率范围是400～520MHz。用标准LTCC工艺实现的耦合器尺寸仅1.6mm×3.2mm×0.76mm,耦合度-20±2dB,隔离度-35dB,反射损耗小于-20dB。

基于阶梯阻抗发夹谐振器的小型低通滤波器

提出一种基于阶梯阻抗发夹谐振器的小型化微波低通滤波器,该滤波器仅由包含一节微带线的阶梯阻抗发夹谐振器构成。设计结果表明,滤波器3dB通带从DC(Direct Current)到2GHz,回波损耗优于10dB,且插入损耗从DC到1.7GHz时优于0.5dB,带外抑制从2.9～4GHz优于20dB。仿真结果和实验结果吻合良好。这种滤波器尺寸小,易制造,且具有陡峭的截止频率响应特性,可应用于许多微波系统中。

单平面紧凑型微波光子晶体在PIFA天线中的应用

平面倒F天线(PIFA)辐射贴片与金属地平面的距离通常很大,限制了该天线的小型化应用。提出对U型缝隙PIFA天线中加入单平面紧凑型微波光子晶体(简称UC-EBG),利用其电磁带隙结构实现了天线的低剖面。仿真结果表明:与同等尺寸的普通PIFA天线相比较,小尺寸UC-EBG结构天线回波损耗降低了102%,带宽增加了159%。UC-EBG结构PIFA天线适合在日趋小型化终端设备中的应用。

北斗导航终端S频段单级低噪声放大器设计

设计了一种工作于北斗导航终端S频段有源天线的单级低噪声放大器(LNA)。电路结构简洁、噪声低、体积小,全面考虑了回波损耗、噪声系数、增益、稳定性等指标。在利用ADS软件反复仿真优化的基础上,设计制作了电路实物。实测表明所设计的LNA在S频段处的增益为10.95 dB,噪声系数最大仅为1.075 dB,输入输出回波损耗均在-10 dB以下,反向隔离度为-25.681 dB,适用于北斗导航终端S频段有源天线的第一级信号放大。

一种基于65纳米CMOS工艺的77 GHz低噪声放大器设计

应用于射频接收机前端的低噪声放大器(Low-Noise Amplifier,LNA)通常需要有更小的噪声和更高的增益,针对这一问题,基于65 nm CMOS工艺并采用四级放大器级联的方式设计了一种77 GHz(E波段)低噪声放大器。为了优化噪声系数、提高增益并改善输入阻抗匹配,LNA设计引入了源极负反馈传输线和级间补偿传输线。仿真结果为:LNA在1.2 V的电源供电下,功耗为41 mW,79 GHz处的增益为22 dB,噪声系数(Noise Figure,NF)为7.1 dB,输入1 dB压缩点为-23 dBm,输入回波损耗为-28.5 dB,输出回波损耗为-20.5 dB,版图尺寸为400μm×860μm。因此,LNA在噪声系数与增益性能上的表现良好,适用于毫米波接收系统。

加载超材料的低副瓣微带阵列天线

针对微带阵列天线副瓣电平难抑制的问题,通过在天线接地板上加载H型超材料的方法,设计了一款低副瓣微带阵列天线。利用HFSS对阵列天线进行仿真设计,将H型结构的超材料刻蚀在阵列天线的金属接地板上,比较天线在加载H型超材料前后的副瓣电平,并对设计完成的天线进行加工制作。仿真和测试结果表明,在15.25 GHz、15.35GHz和15.45 GHz这3个频点处,加载了H型超材料的天线与原天线相比,副瓣电平分别下降了2.7 d B、3.4 d B和2.9 d B。

1.1dB噪声系数的单片微波集成低噪声放大器

设计与实现了一款两级赝配高电子迁移率晶体管（PHEMT）单片微波集成电路（MMIC）低噪声放大器（LNA）。考虑到实际片上无源电感的性能（低Q值），最优噪声匹配往往不能获得最好的噪声性能，相反因为输入电感的存在会增加芯片的面积。设计旨在选择合适的输入晶体管，以免除输入电感的使用，减小芯片的面积。经过优化设计，芯片尺寸为o．8mm×0．8mm。测试结果表明，放大器在3．4～3．6GHz频段内实现了1．1dB的噪声系数以及25．8dB的小信号增益，带内回波损耗最大值为-16．5dB。在回波损耗小于-10dB的范围内，电路带宽拓展到2．8～4．7GHz，此时增益最小值为20dB，噪声最大值为1．3dB。