高功率光隔离器的热效应分析与优化

为提高光隔离器在高功率激光条件下的工作性能,基于琼斯理论研究了隔离器的热致退偏效应,设计了一种外置补偿晶体的隔离器,着重分析了隔离器隔离度及热透镜效应随入射光功率的变化规律。结果表明:通过调整氟化钙晶体的晶轴方向和长度,隔离器的热致退偏和热透镜效应可以得到有效抑制。在100 W激光条件下,外置补偿晶体后隔离度提高了16.3 dB,功率损耗降低8%。研究结果可优化设计隔离器结构,有效提升高功率隔离器的隔离度并减小功率损耗。     

Ku波段GaAs单片功率放大器

基于GaAs PHEMT在微波领域的卓越性能,设计并实现了两款Ku波段GaAs单片功率放大器。简述了GaAs PHEMT器件的工作原理,并抽取了精准的EEHEMT模型,通过独特的设计方法并结合相应的仿真软件设计了两款Ku波段单片功率放大器。经过精准测试,两款电路呈现的性能如下:在13～14GHz频带内,其中第一款电路的饱和输出功率Po>38dBm(脉宽100μs,占空比10%),功率增益GP>20dB,典型功率附加效率PAE>28%;第二款电路的饱和输出功率Po>40dBm(脉宽100μs,占空比10%),功率增益GP>19dB,典型功率附加效率PAE>28%。结果表明,基于PHEMT的GaAs单片功率放大器在Ku波段可以实现优良的性能。     

Ku波段高增益8通道T/R组件设计与实现

利用低温共烧陶瓷(LTCC)高集成化设计优势,设计并实现了一款Ku波段高增益8通道T/R组件。该组件通过双向放大器的合理运用,有效提高了组件的收发增益,同时利用液态金属材料的特性,将硅铝壳体与铝合金散热齿进行有机结合,大大提高了组件在连续波发射工作模式下的热量传导能力,保证了组件小体积下工作的可靠性。最终设计实现的Ku波段高增益8通道T/R组件,体积仅84 mm×48 mm×6 mm,质量约60 g,发射功率增益大于45 dB,发射输出功率大于1 W,接收增益大于29 dB,接收噪声系数小于3.5 dB。该组件8个通道收发性能一致性好,性能稳定,具有良好的工程实用价值。     

Ku波段60W AlGaN/GaN功率管

针对Ku波段60W氮化镓内匹配功率管,开展了内匹配电路的设计、合成以及内匹配电路的测试等研究工作,实现了GaN功率HEMT在Ku波段60W输出功率的内匹配电路,并使整个电路的输入、输出电路阻抗提升至50Ω。该功率管采用南京电子器件研究所研制的两个10.8mm栅宽管芯进行合成,最终研制的GaN Ku波段内匹配功率管在28V漏电压、1ms周期、10%占空比及14.0~14.5GHz频带内输出功率大于60W,最高功率输出66W,带内功率增益大于6dB,最大功率附加效率33.1%,充分显示了GaN功率器件在Ku波段应用的性能优势。     

基于波导合成高效高功率密度Ku波段功放

提出了一种基于BB180波导电桥合成器与波导微带双探针相结合的Ku波段高效空间合成方案,波导合成实现了高效率,波导微带双探针结构实现功率模块的叠层安装,在Ku波段通过二者的结合实现了高功率密度。首先利用HFSS软件分析波导合成器和波导微带双探针模型,给出了仿真结果。在工程设计中采用GaN功率芯片构成放大器小模块单元,输出峰值功率25W。功放采用8个模块单元合成,在Ku波段合成饱和输出180W峰值功率(19%占空比),合成效率超过85%,附加效率高于25%,功率密度达到0.135W/cm3,实现了Ku波段微波高效合成与高功率密度输出。     

Ku波段1 MW小型化高峰值功率多注速调管

介绍了一种Ku波段1 MW小型化高峰值功率多注速调管的研制。通过对高性能电子光学系统、TM₄₁₀模式高频系统设计以及高峰值功率输出窗在内的多个关键技术作了详细分析和介绍,总结了速调管的设计方法,最终实现良好的电子注动态流通率、50 MHz以上的输出带宽及1 MW以上的功率输出。设计过程和结果可指导其它同类型Ku波段高峰值功率多注速调管的设计。     

微波集成隔离器的仿真与设计

通过在旋磁基片上集成结环行器和TaN功率薄膜负载,设计出了小型化的微波隔离器.利用电磁场仿真软件HFSS对设计进行建模、分析和改进,得到在8～9 GHz内,隔离度大于20 dB,插入损耗小于0.5dB,电压驻波比小于1.25的集成化隔离器.设计所得的微波隔离器达到了应用的指标,且符合微波通信器件小型化和集成化的发展要求.     

Ku波段GaN大功率单刀双掷开关设计

基于开关器件的基本工作原理和设计方法,设计了一款GaN大功率Ku波段单刀双掷(SPDT)开关,并着重讨论了GaN大功率开关的耐功率能力.经制作得到不同栅指数、不同单指栅宽的GaN开关器件,测试了其基本性能,并比较了开关器件在GaN工艺与GaAs工艺下的性能差别.Ku波段SPDT开关实测S参数表明,插入损耗小于0.9 dB,隔离度大于27 dB,同时能够承受10W的连续波输入功率;适当牺牲耐功率能力可提升小信号的性能.这款开关可搭配GaN功率放大器与低噪声放大器用于收发组件前端.其尺寸仅有2.0 mm×1.4 mm,满足系统小型化的需求.     

Ku波段宽带大功率多芯片合成设计

设计针对多个Ku波段宽带MMIC功率放大芯片进行大功率合成.对波导多路功率合成结构进行了分析,基于单个Ku波段6W功放单片,进行了16路的功率合成,研制出了工作在12～17 GHz,带宽达到6 GHz的固态功率放大器.通过测试发现该固态功率放大器的输出功率≥70 W,功率增益≥15 dB,工作电压48 V,效率≥16％...     

毫米波倍频衰减组件研究

介绍了由Ku波段信号经过倍频到较高的毫米波Ka波段信号。在毫米波设计了大动态的衰减,输出信号采用数控衰减精确控制大动态变化,通过两级间波导隔离器解决良好的级联匹配。最终实现了超大的衰减动态范围,在Ka波段可保证90 dB的大幅衰减,且制作出了实体,获得了良好的性能指标,并较好地满足了工程需要。     

中功率Ku波段光纤延迟线

介绍了光纤延迟线的工作原理.详细叙述了中功率Ku波段光纤延迟线的研制过程,其中包括:光发射模块、光接收模块、低噪声前置放大器、中功率线性放大器的研制及整个系统链路的设计链接调试等.最后给出了中功率Ku波段光纤延迟线的测试结果.     

Ku波段20W AlGaN/GaN功率管内匹配技术研究

文章的主要目的是研究第三代半导体AlGaN/GaN功率管内匹配问题。以设计Ku波段20WGaN器件为例,研究了内匹配电路的设计、合成以及内匹配电路的测试,实现了GaN功率HEMT在Ku波段20W连续波输出功率的内匹配电路,并使整个电路的输入、输出电路阻抗提升至50Ω。最终所研制的AlGaN/GaNKu波段内匹配功率管在11.8GHz～12.2GHz频带内,输出功率大于20W。在12GHz功率增益大于5dB,功率附加效率29.07%,是目前国内关于GaN功率器件在Ku波段连续波输出的最高报道。     

Ku波段GaN大功率高效率功率放大器MMIC

采用0.25μm栅长GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,研制了一款Ku波段高输出功率放大器单片微波集成电路(MMIC)。在器件结构上,通过优化场板尺寸参数提高器件的击穿电压,提升了其静态工作电压。在电路设计上,优化匹配结构以实现输出功率和效率的最佳匹配。测试结果表明,在14～16 GHz,功率放大器MMIC实现了饱和输出功率大于100 W,功率附加效率大于40%。该48 V Ku波段GaN功率放大器MMIC具有高电压、大功率、高效率的特点,具有广阔的应用前景。     

超长跨距无中继光传输系统中远程增益单元的研究

远程抽运光放大技术已广泛应用于超长跨距光传输系统。在介绍超长跨距光传输系统远程抽运光放大技术的设计方案基础上,得出了远程增益单元的增益和噪声指数与远程抽运光放大系统输出光信噪比的关系。从选择掺铒光纤、采用反射镜和设计隔离器位置等三方面对远程增益单元(RGU)的结构设计进行了理论分析和实验研究,比较了不同方案下的远程增益单元的增益与噪声指数,通过优化光路设计,提出了不同抽运功率和信号光功率条件下的最佳远程增益单元光路结构。结果表明,选用低浓度的HE980掺铒光纤、采用高反射率和低插损的反射镜及设计合适的光隔离器位置,远程增益单元的增益和噪声指数能得到明显的改善。     

Ku波段四路径向功率合成器的设计与实现

介绍了径向合成技术,并对径向波导的电磁场进行了分析,提出了一种新型功率合成器结构。并对基于径向合成技术的Ku波段四路功率合成器的结构进行设计,利用CST软件对该合成器的表面电流分布、能量密度、插损和驻波特性进行仿真。仿真结果表明,基于径向合成技术的Ku波段四路功率合成器的插损和驻波特性优良,完全适用于需求输出大功率的Ku波段的功放组件,突破了工程化应用的技术瓶颈。     

12～15GHz功率GaAs FET的研究

<正> 卫星通信技术的发展需要能在Ku波段以上工作的GaAs功率FET,但在Ku波段,高功率FET芯片尺寸与信号波长可相比拟,而难以向大FET的每个胞都均匀地馈通微波信号。此外,还需减小芯片的串联源电感等寄生电抗和热阻,以使功率FET达到实际应用。 本研究通过下面两个途径来克服Ku波段频率下其增益和功率下降的问题。 (1)器件设计采用密集沟道。将2,4001μm栅宽四胞FET设计在400μm有源区长度以内,使各胞同相位工作;     

基于GaN芯片的宽带固态功率放大器设计

介绍了一种基于GaN功率放大芯片的Ku波段宽带固态功率放大器的设计与实现。通过采用目前已经成熟的合成技术,进行了128路的功率合成,获得了大于1 000W的宽带输出功率和20%的功率附加效率,并分析了基于GaN芯片的固态功放的优势。     

Ku频段固态功率合成器设计

本文介绍了一个Ku频段功率合成器的设计和实验结果,采用分支线分配／合成网络实现2管功率合成,合成效率74％。     

两段型高性能光隔离器的设计与分析

提出了一种新的两段型高性能与偏振无关光隔离器的结构，给出了其设计思想和工作原理。对法拉第旋光器用的圆筒形磁铁进行了理论分析和计算，所得的结果对法拉第旋光器用的磁铁设计有具体的指导作用。通过借助矩阵光学理论，对光隔离器进行了数学分析，为与偏振无关光隔离器的性能分析和讨论作了有益的尝试。     

高性能X波段铁氧体隔离器设计

铁氧体隔离器在微波系统中具有重要作用。基于YIG铁氧体基片,采用低场工作模式和双Y圆盘中心导体结构,设计了一款X波段隔离器,通过三维电磁仿真软件HFSS仿真分析了不同参数对隔离器性能的影响并进行了优化,进行加工测试。测试结果表明,在9.2~9.8 GHz的频率范围内,电压驻波比(VSWR)<1.1 d B,插入损耗<0.5 d B,隔离度>23d B,所设计的隔离器达到了较高的性能指标,符合微波射频电路高频段、高性能的要求。