基于肖特基势垒二极管三维电磁模型的220GHz三倍频器

采用阻性肖特基势垒二极管UMS DBES105a设计了一个太赫兹三倍频器.为了提高功率容量和倍频效率,该倍频器采用反向并联二极管对结构实现平衡式倍频.根据S参数测试曲线建立了该二极管的等效电路模型并提取了模型参数.由于在太赫兹频段二极管的封装影响到电路的场分布,将传统的二极管SPICE参数直接应用于太赫兹频段的电路设计存在一定缺陷,因此还建立了二极管的三维电磁模型.基于该模型研制出的220 GHz三倍频器最大输出功率为1.7 mW,最小倍频损耗为17.5 dB,在223.5 GHz^237 GHz输出频率范围内,倍频损耗小于22 dB.

基于二极管三维模型的太赫兹倍频器研究

基于变容二极管设计了215 GHz三倍频器。为了简化结构和提高功率容量，该倍频器采用同向并联二极管对结构实现非平衡式三倍频。由于在太赫兹频段二极管的封装会影响到器件的场分布，将传统的二极管SPICE参数直接应用于太赫兹频段的电路设计仿真存在一定缺陷。故建立了精确的二极管三维电磁模型，在非线性区域合理的设置了波端口，采用改进型场路结合仿真的方式对倍频器进行了设计。测试结果表明，该倍频器在207～226 GHz输出频率范围内，输出功率大于2 mW，最大输出功率为5.4 mW，最小变频损耗为13.1 dB。

基于反向并联二极管对的D波段次谐波混频器

设计并制作了一个D波段次谐波混频器。该混频器使用VDI公司反向并联肖特基二极管对,安装在50μm厚的石英基片悬置微带上。通过HFSS和ADS的联合设计仿真,混频器在射频频率141～158GHz频段内变频损耗低于10dB,在149 GHz处获得最佳变频损耗7.8dB。最后加工了实物并进行了测试,结果显示,在138～155GHz范围内,变频损耗基本小于20dB,带内最低损耗在10dB左右。该混频器具有结构简单,容易制造,变频损耗低等优点。

基于环形电桥的W波段四路波导功率合成系统

本文提出一种利用波导环形电桥进行功率分配与合成的功率模块,并在90GHz-95GHz频带内设计了一种波导环形电桥级联形式的四路波导空间功率合成功率模块。首先介绍了该功率模块的系统架构,随后说明了环形电桥的一般理论并给出仿真结果。之后对该环形电桥进行级联与背靠背结构仿真。其仿真结果显示,在90GHz-95GHz频率范围内,输入端口回波损耗大于20d B.

基于肖特基二极管的280GHz三倍频器设计

本文设计了一款基于肖特基二极管的280GHz非平衡式三倍频器。通过场路结合的方法,对三倍频器进行了仿真优化,仿真结果表明:在输入功率为20dBm时,三倍频器在260~290GHz输出功率>6dBm,倍频损耗<14dB,具有较好的输出功率平坦度。

频率可重构的微波煤炭脱硫实验装置

国内外现有实验结果已经初步证明微波脱除煤中硫具有很好的效果,但是对其反应机理和最优条件尚无认知,尤其无法确定微波脱硫的最佳工作频率。该文基于这一应用需要,提出了一种频率可重构的实验装置,包括宽带微波源、宽带微波传输系统和频率可重构的反应腔,介绍了反应腔的实现原理和设计流程。相较传统微波反应装置,该设计结构简单、成本低廉,可实现大于67%可调范围(500～1 000 MHz)的谐振式工作。这就能有效地开展微波煤炭脱硫实验,在较低输入功率下,准确认知最优反应频率和工作条件。该套装置也可以适用于相关微波化学反应实验。

用于近程被动成像的3mm波准光介质透镜天线设计

针对近程焦平面被动阵成像系统应用,设计了3 mm波准光介质透镜天线。根据应用需求设计成像系统光路结构,并结合高斯准光理论得出光路设计参数;选择透镜表面为双凸非球面结构,利用光学分析软件ZEMAX优化设计透镜轮廓以减小成像像差;利用电磁仿真软件FEKO计算透镜天线近场分布,对设计进行验证与修正。测试结果表明,所设计的介质透镜在像平面上形成的聚焦波束3 d B尺寸仅为29.5 mm,偏轴时波束指向均匀性好,在700 mm(H)*1 800 mm(V)视场范围内波束功率电平值性改变量小于0.9 d B。

D频段新型二倍频器设计

利用阻性二极管实现了一种D频段二倍频器,设计了一种新型双鳍线输入过渡结构,并成功应用于该二倍频器,该结构能更好地实现输入波导与二极管的匹配。该二倍频器采用肖特基势垒二极管MA4E2038,电路制作在0.05 mm厚石英基片上。仿真结果表明,在146.8 GHz处获得最高倍频效率10.3%。实物测试结果显示,在自偏置情况下倍频器在148 GHz处获得最高倍频效率2.3%,在0.7 V偏置电压下倍频器在154 GHz处获得最大输出功率1.1 mW。输出功率可以满足多数应用下对信号源的需求,该倍频器对处于大气窗口的140GHz通信系统具有借鉴作用。

32GHz毫米波辐射计接收前端

毫米波辐射计可以被动地接收物体的辐射能量,通过比较接收到的辐射能量的强弱来对目标进行探测和成像,广泛应用于射电天文、安检和电子战等领域。接收前端作为辐射计系统的核心部件,其性能决定了辐射计系统的特性。本文设计了一种直接检波式全功率辐射计接收前端组件,它具有结构简单、灵敏度高、集成度高、直流功耗低等特点。它的工作中心频率32GHz,带宽4GHz,输出电压范围-5~0V(可调),外场测试结果表明对天空和草地的输出电压差值大于1.32V。

W波段单片低噪声放大器

本文设计了一款W波段单片低噪声放大器(LNA),采用100 nm In0.52Al0.48As/In0.53Ga0.47As Ga As MHEMT(渐变组分高电子迁移率晶体管)工艺。该MMIC LNA采用4级放大电路结构,器件栅宽为2×20um,电路版图联合仿真结果表明该LNA在75-100GHz频带内,输入输出回波损耗均大于5d B,噪声系数小于5d B,增益大于17d B,带内增益平坦度小于1.5d B,W波段全频带内增益大于12d B。芯片面积为2.6mm×1.6mm。

一种毫米波宽带波导-SIW过渡

本文设计了一种新型宽带波导基片集成波导(SIW)过渡结构,工作于Ka频段,该结构通过基片与波导结构之间形成两个谐振腔进一步拓宽频带,增加了耦合效果。通过背靠背结构加工测试表明,该过渡结构相对带宽达到17%,在频带31.8-37.8GHz内回波损耗优于13d B,插损小于2.5d B。

基于基片集成波导的W波段基波注入锁定谐波振荡器(英文)

研制了一种基于基片集成波导的W波段平面注入锁定谐波振荡器.为了获得大的注入功率,注入锁定谐波振荡器采用基波端口强耦合结构,利用谐波提取技术的频率倍频作用,自由振荡输出频率在90.2 GHz附近.当基波注入信号在45.08 GHz附近时,锁定带宽大于120 MHz,输出功率大于6.5 dBm.将该平面集成的注入锁定谐波振荡器与低频参考信号同步,能够产生稳定的W波段低相噪信号.

多路不等分径向波导功率分配器

根据径向波导传输线理论,提出了一种基于多圈多路功率分配网络匹配级联的多路不等分功率分配器设计方法;并利用径向波导场结构特性和多探针耦合原理,实现了一种多路不等分功率分配器,该结构具有低损耗、高精度性能,且可实现所需的端口相位和幅度一致性。作为验证,文中实现了一个L波段19路不等分功率分配器,电磁仿真和测试结果表明,内圈7路幅相不平衡度分别小于0.1dB和0.4°,外圈12端口幅相不平衡度分别小于0.3dB和1.8°。测试与仿真结果比较吻合,验证了该分析方法的正确性与可行性。

W波段混合集成宽带信号源研制

研制了一种W波段混合集成宽带信号源,为W波段功率放大器提供宽频带大动态驱动信号。该信号源采用全单片平面混合集成技术,将X波段微波频率源通过8次倍频、滤波放大,得到中心频率94GHz,频率可调范围91~97GHz的宽带W波段平面频率源。在输出频率带宽内功率≥8dBm,其中在93~96.5GHz范围内输出功率≥10dBm,且可以通过W波段机械衰减器实现输出功率20dB的大动态范围调节。

基于物理机理分析的D波段耿氏振荡器

耿氏二极管振荡器在毫米波系统中发挥着非常重要作用,因为其具有较低的相位噪声、结构更为简单等优点而得到较为广泛的应用,可为高频测试仪器提供本振源。通过半导体知识和相关数学物理方法,根据泊松方程和电流的连续性,找到了耿氏管工作偏压和器件管间电流的相应关系,对耿氏体效应二极管的内部物理机理及工作方式进行深入的量化分析,最终总结出基本砷化镓耿氏管的非线性电路的趋势模型。此非线性电路模型可以反映器件管芯内部的工作状态及其物理机理,并利用ADS软件仿真得到其谐波的输出频谱,在仿真中还得到了工作偏压和输出功率之间的关系。这些工作都对耿氏器件的理论模型进行了改进和相应完善,最后通过实验验证了模型的可行性。

基于SIW的窄带滤波器加工工艺研究

基片集成波导(SIW)技术是一种在介质基板上通过金属化孔实现波导传输结构的技术,具有波导损耗低、品质因数高和功率容量大等优点,是目前微波毫米波领域的研究热点。研究了基于硅基的SIW窄带滤波器的加工工艺,对加工过程中影响滤波器性能的关键参数进行研究分析并优化,在此基础上加工出一款窄带滤波器,通过性能测试,滤波器带内差损4.3~4.5 d B,与仿真结果一致。

一种红外辐射大气传输模拟软件

红外辐射大气传输的模拟是红外制导半实物仿真系统中必不可少的部分,文中在分析了传统红外辐射大气传输模拟软件缺点的基础上,实现了一种用于中短程红外制导导弹半实物仿真系统中的大气传输模拟软件,并对模型的有效性进行了分析。

Ka波段上变频组件设计

介绍了一种基于陶瓷工艺的Ka波段上变频组件的设计。组件采用一次变频方案,将C波段800MHz带宽信号上变频至Ka波段,使用ADS、HFSS等软件完成系统级和关键单元电路仿真设计,经加工测试该组件单载波增益大于14dB,带外抑制大于30dBc(0.1～27GHz范围内),三阶交调抑制优于50dBc。

一种用于毫米波功放的新型宽带预失真线性化器

采用了模拟预失真技术设计了一款适用于毫米波频段的线性化器。在传统的单路并联二极管式预失真器的基础上进行了改进,使用三个肖特基势垒二极管和两段无源传输线进行级联,在外加偏置电压的情况下,产生预失真信号。仿真结果表明,通过调节两段无源传输线的长度以及二极管的偏置状态,在30GHz处,增益补偿和相位补偿分别达到17d B和105°以上;在中心频率附近约2GHz带宽内,增益扩张和相位扩张分别在10d B和100°以上。该预失真器结构简单,适用频带宽,功能实用。

X波段压控可调带通滤波器

通信系统中为了选择出所需频段的信号,抑制其它频段信号的干扰,射频前端电路中往往需要采用由多个不同中心频率的滤波器组合而成的滤波器组,以达到选择不同频段信号的目的。滤波器组体积较大,不符合当前接收机射频前端电路小型化、集成化的主流趋势,所以用单个尺寸较小的可调谐滤波器取代传统的滤波器组是未来的趋势。本文研究设计了一款X波段的压控可调带通滤波器,在普通梳状线滤波器基础上在梳状线枝节末端加入变容二极管,通过调整电压改变变容管的容值以达到调整滤波器中心频率的目的。制作的X波段压控可调滤波器测试结果显示可实现中心频率在8-10GHz内连续调节,验证了该方法的可行性。