基于耦合带线超宽带耦合器的分析与设计

介绍了一种基于耦合带线超宽带耦合器的分析与设计。实际设计的超宽带3dB耦合器在1.2~4.2GHz相对带宽110%的频带内,插入损耗小于0.5dB,带内波纹大于-0.25dB小于 0.35dB,端口隔离大于17dB,端口驻波小于1.3。     

从S波段到毫米波段的可重构功分器设计研究

为满足毫米波可重构通信系统需要,文中设计了毫米波可重构威尔金森功分器. 首先在S波段设计了基于PIN二极管的可重构功分器电路和原型;然后在此基础上把原理外推到K/Ka频段,通过参数提取方法重点研究PIN二极管寄生参数的影响及其最佳匹配方式;最后设计了K/Ka频段的可重构功分器原型,并进行了仿真和测试. 实测结果表明,K/Ka频段可重构功分器在工作带宽内,双路导通模式下端口1到传输端口（端口2和端口3）的插入损耗小于4.92 dB,传输端口之间的隔离度大于15.8 dB;单路导通模式下插入损耗小于1.65 dB,端口1和隔离端口之间的隔离度大于22.4 dB,实测结果与仿真结果基本一致. 使用场路联合仿真的方法基于PIN二极管设计可重构功分器,在K/Ka频段考虑寄生参数的影响,设计的可重构功分器模型准确、结构简单,适合可重构系统应用.     

20GHz镜频抑制谐波混频器

镜频抑制混频器能有效地抑制镜像频率,提高雷达和通信系统的抗干扰能力。介绍了一个20 GHz二次谐波镜频抑制混频器的设计与制作,该镜频抑制混频器采用两个相同的二次谐波混频器做为两路混频单元,两路射频输入和中频输出分别用90°的功分器/合路器与两路混频器相连,本征用威尔金森功分器等幅同相输入两路混频。借助于90°的功分器,两路混频器的镜频产物在中频90°合路器的输出端口反相抵消,有用中频在90°合路器的输出端口同相叠加。利用ADS和HFSS对该混频器进行了仿真设计,并对实际电路进行了加工测试。经测试,当中频固定在400 MHz时,射频在20～21 GHz内变频损耗小于10 dB,镜频抑制大于20 dB。     

一种低剖面可重构全向圆极化天线的设计

本文提出了一种低剖面极化可重构全向圆极化天线。该天线由一个1×4偶极子阵列天线和一个单极子天线组成,通过设计可重构馈电网络来激励这两部分子天线,可产生左右旋可切换的全向圆极化波。设计的馈电网络主要由一单刀双掷开关电路和一紧凑二阶3dB耦合器组成,从而可输出幅度相等、相位差可在±90°间切换的两路信号。将馈电网络的两输出端口分别与水平极化的偶极子阵列天线和垂直极化的单极子天线相连,便可使天线在左旋圆极化(LHCP)和右旋圆极化(RHCP)两种辐射状态之间切换。设计的天线总体截面积为59.9×59.9×πmm2,天线厚度为0.058λ0。测试结果表明,该天线在左右旋圆极化状态下的阻抗带宽（|S11|＜ -10 dB）分别为21.5%（2.24~2.78GHz）和19.4%（2.32~2.81GHz）。全向左右旋圆极化状态的重叠轴比带宽(AR＜3dB)约为7% (2.44~2.62GHz)。天线的最高增益为-0.9dB,水平面增益波动小于1.3dB。     

基于SMT的X波段微带环行隔离组件的设计

采用表面贴装技术(SMT)研制了X波段的微带环行隔离组件,研究了金属化过孔对旋磁铁氧体基片传输信号的影响。通过对旋磁铁氧体基片进行金属化过孔,将器件的输出端口引入底部,使产品的体积减小,而且减少了安装工艺的复杂度。使用电磁仿真软件HFSS对X波段的微带环行隔离组件进行仿真优化。结果表明,微带环行隔离组件在X波段内8.5~10.5 GHz频段,可以达到相对带宽21.1%,插入损耗小于0.65 dB,端口电压驻波比小于1.30,两个隔离度分别大于18 dB和大于30 dB,仿真结果与实测结果基本一致。     

基于MEMS开关的方向图可重构天线的设计

设计了一种波束可重构天线,以实现宽带、宽角方向图可重构设计。该天线由4组具有不同波束指向的天线子阵组成,通过6个RF-MEMS开关控制其波束指向;采用的宽带单元天线,在2.4 GHz～3.4 GHz频率范围内(相对带宽34.5%),电压驻波比小于2。馈电网络的设计采用小型化宽带阻抗变换器,减小了馈电网络尺寸,并拓展了带宽。仿真结果表明,可重构天线实现了0°,25°,40°和50°的不同波束指向,除部分频点外,4种状态天线的驻波在2.5 GHz～3.25 GHz(相对带宽26%)带宽内驻波比均小于2。     

基于BGA互联的毫米波模块三维集成设计

设计了一种利用微波基板作为转接板的毫米波系统级封装（System in Package,SIP）模块。采用球栅阵列(Ball Grid Array,BGA)作为射频信号层间垂直互联传输和隔离结构,实现了三维集成毫米波模块的低损耗垂直传输。对样件测试结果显示,在28~31 GHz频率范围之间,其端口驻波小于1.5,增益大于30 dB。该三维集成结构简单,射频传输性能良好,其体积仅为传统二维平面封装结构的20%,实现了模块的小型化,可广泛用于微波和毫米波电路与系统。     

一种线性相位LC滤波器的设计

为解决滤波器带外抑制和通带内相位波动之间的矛盾,该文介绍了一种线性相位LC滤波器的设计方法,通过对滤波器传输零点特性进行分析,根据指标要求灵活设计电路拓扑结构和零点位置,采用内、外均衡电路级联网络两种方法,来实现具有高矩形、线性相位特性的滤波器。设计了中心频率21.4 MHz、0.5 dB带宽大于10 MHz、矩形系数(45 dB/0.5 dB)小于2、带内相位波动绝对值小于5°和中心频率1 300 MHz、1 dB带宽大于200 MHz、矩形系数(35 dB/1 dB)小于2、带内相位波动绝对值小于5°两款滤波器。该方法工程实用化强,便于调试和制作,可应用于幅相特性要求高的微波系统中,提高了系统性能指标。     

1～4GHz 80W GaN超宽带功率放大器

基于南京电子器件研究所0.25μmGaN HEMT工艺平台,设计了一款工作频率为1~4GHz,连续波输出功率大于80W的超宽带功率放大器.放大器采用低通L-C匹配网络实现管芯输入输出阻抗到实阻抗的变换;并利用切比雪夫变换器结构实现超宽带匹配;以单路输入输出端口匹配到100Ω后,两路直接电路合成到50Ω的方法实现了大功率超宽带功放的功率合成.放大器偏置电压32V,静态电流0.4A.测试结果显示,在1~4GHz带宽内,放大器连续波输出功率大于49.05dBm （80.3W）,最高输出功率为50.6dBm （114.8W）,饱和功率增益大于9dB,功率平坦度小于±0.8dB,最大漏极效率为62.5%.     

一种基于0.18-μm CMOS工艺的新型超宽频带毫米波混频器设计与分析

本文提出了一种超宽频带毫米波混频器电路.混频器采用分布式拓扑结构和中频功率合成技术,具有宽带宽和高转换增益.该混频器采用TSMC 0.18-μm CMOS工艺设计并制造,芯片总面积为1.67mm².测试结果表明:混频器工作频率从8GHz到40GHz,中频频率为2.5GHz时的转换增益为-0.2dB至4dB,其本振到中频端口和射频到中频端口间的隔离度均大于50dB.整个电路的直流功耗小于32mW.     

基于LTCC的超宽带巴伦滤波器小型化设计

该文设计了一种基于低温共烧陶瓷(LTCC)技术的小型化超宽带巴伦(Balun)滤波器。该巴伦滤波器由一个五阶带通滤波器和基于Marchand巴伦改进型巴伦级联组成,带通滤波器采用耦合谐振式的设计方法,设计成宽带高抑制巴伦滤波器,在二阶、三阶和四阶谐振之间创新采用电感级联的拓扑结构,使相对带宽在48%以上。巴伦输入与输出之间的耦合采用一种并联堆叠式耦合螺旋传输线,增强了传输线之间的耦合,并拓宽了巴伦的带宽。结果表明,该巴伦滤波器通带为1.71～2.76 GHz,插损均小于2.3 dB;在50～669 MHz,抑制大于35 dB;在669～1 245 MHz,抑制大于17 dB;在3 205～3 400 MHz,抑制大于27 dB;在3 400～6 000 MHz,抑制均大于30 dB。两个输出端口信号的相位差和幅度差分别为180°±15°(1 710～2 340 MHz)、180°±10°(2 500～2 760 MHz)和±1.0 dB,具有较高的通用性和良好的应用市场。     

Multicast-enabled high-speed VCSEL technology for flexible data center networks

We experimentally demonstrate the multiple signal modulation on a single class 10 G vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) carrier at 1 310 nm for next generation multicast-enabled data center networks. A 10 Gbit/s data signal is directly modulated onto a single mode VCSEL carrier. To maximize carrier spectral efficiency, a 2 GHz reference frequency (RF) clock tone is simultaneously modulated on the VCSEL phase attribute. The inherent VCSEL orthogonal polarization bistability with changing bias current is further exploited in transmission of a polarization based pulse per second (PPS) timing clock signal. Therefore, we simultaneously transmit a 10 Gbit/s directly modulated data, 2 GHz phase modulated RF and a polarization-based PPS clock signals using a single mode 10 GHz bandwidth VCSEL carrier. It is the first time that a single class 10 G VCSEL carrier is reported to transmit a directly modulated data, phase modulated RF clock and polarization based PPS timing signal simultaneously in a single wavelength. A of G.652 single mode fibre (SMF) transmission over 3.21 km is experimentally attained. A receiver sensitivity of ?15.60 dBm is experimentally obtained for the directly modulated 10 Gbit/s data signal. A 3.21-km-long SMF transmission introduces a penalty of 0.23 dB to the data signal. The contribution of a 2 GHz phase modulated RF and a polarization-based PPS clock signal to this penalty is found to be 0.03 dB. An RF single-side band (SSB) phase noise values of ?82.36 dBc/Hz and ?77.97 dBc/Hz are attained without and with simultaneous directly modulated data and polarization-based PPS clock signals respectively for a 3.21-km-long SMF transmission. This work provides an alternative efficient and cost effective technique for simultaneous high-speed multiple information transmission to different network nodes within a data center network through shared network infrastructure.     

基于遗传算法的非对称多波束反射阵天线设计

针对传统方法设计的多波束反射阵天线增益低、波束偏移大、要求波束对称等问题,通过引入全局优化算法中的遗传算法对反射阵相位分布进行优化,以完成非对称多波束反射阵天线设计。为验证其有效性,设计并制作了一副Ku频段,波束指向分别为θ1=25°,1=0°和θ2=15°,2=180°的非对称双波束反射阵天线。测试和仿真结果较吻合,天线在中心频点的增益为26.03dBi,效率达到28.04%,1dB增益带宽和3dB轴比带宽均能覆盖11.3~12.3GHz(8.3%),实测波束指向为θ1=24.3°,1=0°和θ2=15°,2=180°,波束偏移0.7°。结果表明遗传算法能有效完成非对称多波束反射阵天线设计。     

一种宽频带可配置数字射频调制的实现方法

针对航空电子系统能力提升和体积重量功耗的矛盾,提出了一种宽频带可配置数字射频调制的设计与实现方法,使用数字信号处理的方法实现调制和上变频,将数字化推进到天线接口单元.首先,对比分析了3种发射信道的实现架构;其次,基于数字射频调制信道架构设计了宽频带可配置发射信道;然后,针对宽频带可配置数字射频调制在实现过程遇到的问题,一一给出了解决方法,即N次谐波调制技术、多相采样降速技术、最优本振选择方法.实现结果表明,相比传统二次发射信号的产生方案,本设计能够产生高质量的射频发射信号,幅度误差仅为1.7%RMS(Percent Root Mean Square),相位误差小于1°,误差向量幅度(EVM)仅为2.345%RMS,并具有宽频带优良的谐杂波抑制能力.     

低成本宽带90°巴伦的研究与设计

提出并设计了一种低成本宽带90°巴伦电路结构,电路由宽带耦合威尔金森功分器、弱耦合线和扇形阶跃阻抗谐振器级联的宽带90°移相器组成。利用电磁仿真软件HFSS对工作在中心频率为1.65GHz 的微带电路进行建模和仿真。采用PCB工艺制作了电路实物并利用矢量网络分析仪进行测试;对比得出仿真与测试结果十分吻合,该巴伦实测相对带宽大于117.0% (0.65～2.58GHz),带内各端口回波损耗好于12.6 dB,输出端口隔离度大于13.1dB,带内插入损耗小于0.5 dB,相位误差小于90°±7.6°。与现有的结构和设计相比,该巴伦不仅具有更大的工作频带和单层电路布局,而且具有容易加工、成本低的优点。     

高幅相一致6—18 GHz下变频器设计

在射频超外差接收机中,下变频器是一种常用的功能组件,主要用于射频信号的侦测接收。针对6-18 GHz 频段,提出一种下变频器的设计方案。下变频器采用混合集成电路工艺,中频处理带宽1 GHz,噪声系数优于6 dB,幅度一致性优于±2 dB,相位一致性优于±15°,无虚假动态范围大于50 dB。组件内部采用多功能芯片和MEMS滤波器组,内置多级数控衰减和数控移相器。下变频器具有频段宽、体积小、集成度高、易于调试的优点。     

The design of miniaturized broadband power divider utilizing GaAs-based IPD process and equivalent circuit model

The GaAs-based TF-IPD fabrication process and equivalent lumped element circuit are utilized to reduce the circuit size for double-section Wilkinson power divider. Ultimately the dimension of the proposed S-band power divider is reduced to 1.03×0.98 mm². Its measured results show an operating fractional bandwidth of 54%, and return losses and isolation of greater than 20 dB. In addition the excess insertion loss is less than 1.1 dB. Moreover the good features contain amplitude and phase equilibrium with the values of better than 0.03 dB and 1.5° separately. This miniaturized power divider could be widely used in RF/microwave circuit systems.     

一种S频段反射型可调模拟移相器的设计

设计了一种应用于S频段卫星通信相控阵系统的反射型可调模拟移相器。该移相器利用三分支线定向耦合器扩展了带宽,改善了工作频段内驻波;采用传输线和变容二极管构成的L型反射负载扩大了相移量。测试结果表明,在上行频段1.98～2.01 GHz内,相移量达到191°±1°,在下行频段2.17～2.2 GHz内,相移量达到186°±0.1°;插入损耗优于3.3 dB且插入损耗波动小于1 dB,回波损耗在整个电压调谐范围内均大于20 dB。该移相器结构简单、便于调节且价格低廉,在卫星通信领域有一定的应用价值。     

An X-band 22.5°/45° digital phase shifter based on switched filter networks

The design approach and performance of a 22.5°/45°digital phase shifter based on a switched filter network for X-band phased arrays are described. Both the MMIC phase shifters are fabricated employing a 0.25μm gate GaAs pHEMT process and share in the same chip size of 0.82×1.06 mm². The measurement results of the proposed phase shifters over the whole operating frequency range show that the phase shift error is less than 22.5°±2.5°, 45°±3.5°, which shows an excellent agreement with the simulated performance, the insertion loss is within the range of 0.9-1.2 dB for the 22.5°phase shifter and 0.9-1.4 dB for the 45°phase shifter, and the input/output return loss is better than -12.5 and -11 dB respectively. They also achieve the similar P_1dB continuous wave power handing capability of 24.8 dBm at 10 GHz. The phase shifters show a good phase shift error, insertion loss and return loss in the X-band (40%), which can be employed into the wide bandwidth multi-bit digital phase shifter.