一种小型化超宽带同轴巴伦的设计与实现

集总参数巴伦尺寸小且易集成,但其不能承受较大功率,且频带较窄;分布参数类同轴巴伦因其具有宽频带、低损耗、大功率容量等特点,目前被广泛应用于大功率辐照天线的差分馈电与阻抗匹配的设计中。针对某试验系统对宽频带大功率辐照天线的工程应用需求,基于非整数阻抗变化比的同轴巴伦设计方法,设计与实现了一款加载铁氧体磁环的阻抗变换比1∶2.25的同轴巴伦。仿真结果与实测结果表明,该巴伦频带为0.01~1.30 GHz,巴伦相位不平衡度在180°±5°以内,幅度不平衡度在±1 dB以内,两路插损均小于1.5 dB。仿真分析了巴伦在500 W功率馈电下的电性能,验证了其功率容量。

一种圆环形巴伦带通滤波器

基于圆环谐振器的结构,提出了一种紧凑型的巴伦带通滤波器,利用合理摆放激励端口的角度以及弧形馈电端口的耦合长度来激发圆环形谐振器的简并模式,产生两个传输零点,提高滤波器的选择性和带外抑制能力。基于以上思路,设计了一款尺寸为16 mm×18 mm的巴伦滤波器。该滤波器的中心频率为4.54 GHz,通带宽度为0.24 GHz,相对带宽为5.3%(4.38~4.62 GHz),回波损耗S_(11)优于-3 dB,带内插入损耗S_(21)、S_(31)优于-20 dB,相位不平衡度优于±3°,幅度不平衡度优于±0.5 dB,通过控制弧形馈电端口的长度可以成功实现带宽可控。最后对仿真的圆环形巴伦带通滤波器进行实物加工制作(ε_(r)=2.65,h=1 mm)。实物测试结果与仿真结果基本相符,整体性能较好,验证了该方法的可行性。

GaAs单片二极管双平衡混频器

采用0.25μm的GaAs工艺制作了一款单片二极管双平衡混频器。基于环形二极管双平衡混频器的基本工作原理,提出了LO巴伦与RF巴伦的区别所在,并以Marchand巴伦为LO巴伦,以triformer巴伦作为RF巴伦。在优化了局部电路后,再与环形二极管组成整体电路,并对整体电路进行了优化。最后对版图进行EM仿真,并稍作调整以改善EM仿真结果。当本振功率在13dBm时,实测得转换损耗在低本振和高本振下约为11.5dB和10.5dB,LO端口到IF端口和RF端口隔离度分别为30dB和35dB,LO端口和RF端口驻波分别小于2和3.5,实测结果与仿真结果基本一致。

基于线性叠加技术的0.38THz四倍频器设计

太赫兹倍频器是实现太赫兹源的重要途径之一。基于线性叠加技术,研制了0.38 THz单级无源四倍频单片。采用平面环形巴伦与正交混合网络级联的方式,设计了四路移相功分结构,通过零电长度合成,实现了单级四倍频,同时基波和其他无用谐波得到了很好的抑制。设计中先对无源结构进行三维电磁场仿真,然后与有源部分联合仿真优化,在370~410 GHz频率范围内,变频损耗小于25 d B。

一款集成驱动放大器的低变频损耗混频器设计

采用0.5μm Ga As工艺设计并制造了一款单片集成驱动放大器的低变频损耗混频器。电路主要包括混频部分、巴伦和驱动放大器3个模块。混频器的射频（RF）、本振（LO）频率为4-7 GHz,中频（IF）带宽为DC-2.5 GHz,芯片变频损耗小于7 dB,本振到射频隔离度大于35 dB,本振到中频隔离度大于27 dB。1 dB压缩点输入功率大于11 dBm,输入三阶交调点大于20 dBm。该混频器单片集成一款驱动放大器,解决了无源混频器要求大本振功率的问题,变频功能由串联二极管环实现,巴伦采用螺旋式结构,在实现超低变频损耗和良好隔离度的同时,保持了较小的芯片面积。整体芯片面积为1.1 mm×1.2 mm。