一种应用于微波平面电路的DGS新技术

文中介绍目前应用于微波平面电路小型化设计领域的一种新技术 DGS结构。在微带线等传输线地平面上蚀刻的 DGS作为一种周期性结构 ,其构造非常简单、性能优越、而且易于设计和实现。通过 HFSS软件对各种 DGS结构进行分析和优化 ,得到的仿真结果表明 ,即使不存在周期结构时 ,单个 DGS单元在某些频率点上也具有谐振特性 ,并且可充分利用其带阻特性抑制谐波分量 ,以提高微波器件性能。因此 DGS结构可广泛应用在天线、谐振器、振荡器、滤波器、功分器、耦合器、放大器等微波电路中 ,以获得常规技术无法实现的小型化和高性能。文章还给出不同 DGS结构的仿真结果比较和应用实例     

2GHz～6GHz功率驱动模块研究

文章研究了工作频率为2GHz～6GHz的微波功率模块（MPM）中的功率驱动模块。分析了功率驱动模块的特性与基本分析方法,重点研究了驱动模块中均衡网络的分析与设计及功率放大器的偏置技术。针对微波功率模块中小型化行波管的离散特性,可以利用仿真软件的优化功能快速地对功率驱动模块进行辅助设计。基于此方法,设计了一个频率为2GHz～6GHz、最大输出功率达32．5dBm的功率驱动模块。     

一种分形DGS单元结构设计及其在微带电路中的应用

文章设计出了一种新型的DGS单元——Minkowski分形哑铃DGS单元，并将其应用于微带电路的设计中。利用HFSS软件对相关电路模型进行仿真，结果表明，具有相同尺寸的一阶分形单元电路（缺口深度P=2／3）与普通的哑铃形DGS单元电路比较，谐振频率降低了1．1GHz。利用此分形单元设计电路，可以达到电路小型化的效果。     

膜片谐振式微波滤波器的优化设计

文章介绍了一种窗口谐振式微波滤波器的优化设计方法:由广义切比雪夫带通滤波器的原型参数,导出各并联谐振电路的有载Q值和谐振频率f0。采用模式匹配法计算出各个谐振膜片的S参数,进而导出谐振膜片的有载Q值和谐振频率f0,建立目标函数,通过优化获得满足原型要求的各个谐振膜片的尺寸。设计了14.25GHz谐振膜片带通滤波器,将结构代入模匹配程序、HFSS软件进行分析,分析结果与预期值一致,说明该种设计方法是有效的。     

MOMENTUM法设计微波功率放大器

文章在对Momentum方法进行研究的基础上,利用ADS软件进行2-tone负载牵引法得到了晶体管输入和输出阻抗。在晶体管稳定性分析的条件下,运用共轭匹配法设计匹配网络,并将匹配网络转化为Momentum元件再用于电路设计中,大大提高了设计的准确性。成功设计出了LDMOS微波功率放大器。对比采用Momentum元件和理想原理图设计两种情况下功率放大器的小信号S参数和大信号下的输出结果,证明了设计过程的准确性。     

利用ADS软件仿真设计低噪声功率放大器

利用Advanced Design System（ADS）微波软件设计低噪声功率放大器（LNA）。对输出稳定性电路、最佳噪声匹配、噪声最小设计输入匹配电路、功率增益最大设计输出匹配电路进行分析、优化和仿真。     

全极化微波无线能量接收表面研究

文章针对单一极化能量接收装置的微波吸收能力有限，无法适应多极化的需求提出了一种新型的微波能量接收方法，能够吸收任意方向极化入射电磁波，并转化为直流能量，方案由双线极化谐振单元组成周期阵列平面，并在背后引入射频功率合成网络，分别对接收下来的垂直与水平极化分量进行功率合成，创新性地引入了3dB定向耦合器，将等相位不等幅度的垂直与水平极化微波分量重新分配为不等相位等幅度的能量，分别输入到两独立的整流电路中，转换为直流。整流电路根据输入功率而优化的，该方案使得任意线极化入射条件下，两个整流电路的射频功率相等，可工作在恒定转换效率上；射频功率合成电路的使用增大了进入整流管的微波功率，提升了能量转换效率。实验结果表明，工作频率为2.325 GHz时在0.15 mW/cm2的入射功率密度下，整流天线实物针对各角度线极化微波的RF to DC能量转换效率在57.23%到58.13%的范围内小幅波动变化，验证了设计方案的有效性。     

用于微波无线能量传输的无衍射电磁超表面设计

微波无线能量传输作为一种远距离能量传输技术受到广泛关注,但是电场随着距离增加会快速衰减。为了减缓电场衰减趋势,提高接收端功率,文章推导出了用于产生无衍射波束的相位计算表达式。另外,设计了一款相位覆盖360°,传输系数优于-3dB的相位控制单元,并利用该单元设计了一个口径为500mm的超表面。仿真和实测数据显示,在加载电磁超表面后,电场明显增强,能量更加集中。微波无线传输实验结果表明,在发射总功率为36dBm时,相较于无电磁超表面情况下,接收端接收的能量最大可以提升9倍之多,证明了设计出的电磁超表面助于提高微波传能系统的传输效率。     

100W微波等离子推力器的调试与地面实验

微波等离子推力器(MPT)谐振腔只有在谐振状态下，微波能量才能被高效地用于加热工质产生推力。采用微波无源器件回波损耗的测试方法对100W MPT谐振进行精确地调谐，分析微波能量的吸收效率及谐振频率带宽，研究腔体尺寸、微波耦合探针位置在同一谐振频率条件下的匹配性。在地面条件下，对100W MPT系统进行了实验，利用推力器腔体内的高电场强度可直接使系统推力器腔体中工质电离，其最高能量吸收效率可达98．3％。     

微波无线能量传输功率放大器效率提升的 设计方法研究

针对用于微波无线能量传输系统中的微波功率放大器高效率需求,文章提出了一种提高功率放大器功率附加效率及输出功率的设计方法。通过功率放大器内部的功率流向统计,分析了反馈电容通道对高频功率放大器效率损失的影响,进而提出在栅极-漏极之间引入反馈谐振网络,提高晶体管内部漏极到栅极反馈支路的阻抗,减少产生的功率流向内部漏极到栅极支路,降低晶体管内部通道的功率损耗,从而保证在产生的总功率保持不变的前提下,增加了流向负载上功率,实现微波功率放大器输出功率的增加和功率附加效率的提高。验证电路仿真结果表明,功率放大器在5.78GHz~5.82GHz频率范围内功率附加效率均高于70%,漏极效率优于80.5%,输出功率高于10.5W。证明了该方法在提升功率放大器效率方面切实可行,研究成果对提高应用于微波能量传输系统的功率放大器效率提供有力支撑。     

微波辐射计静止轨道遥感试验技术

在地球静止轨道上对大气进行微波遥感探测尚无先例。为验证静止轨道微波探测仪器关键技术,研究高轨微波辐射传输特性并积累遥感数据,研制了微波探测试验载荷,搭载于风云四号A星进行在轨试验。微波探测载荷采用真实孔径圆周扫描体系,配置双频段(183,425 GHz)五通道。载荷在轨试验中,各项指标正常,183GHz频段灵敏度优于0.5K,425GHz灵敏度优于1.9K,性能稳定并超过3个月考核寿命。对微波探测载荷183GHz与极轨载荷先进技术微波辐射计(advanced technology microwave sounder,ATMS)进行亮温交叉比对的结果显示,两者亮温相近,变化趋势一致,验证了探测数据的有效性。载荷还在静止轨道获取了极轨无法探知的3K/h量级亮温变化,并在风云四号A星姿态调整期间完成了静止轨道微波遥感成像。验证了在静止轨道上进行真实孔径体制微波遥感探测的有效性。     

毫米波国家功率基准及其国际关键比对

文章介绍了一种基于热敏电阻功率座的对称双线结构的矩形波导微量热计的设计和传递标准有效效率计算方法。给出了功率基准热电堆测量曲线及该频段毫米波功率传递标准量值结果。这种新的微量热计将作为我国毫米波功率基准,它将我国的毫米波功率测量能力提高到了75GHz。国际比对是国际多边证书互认的基础,是我国产品进入国际市场准入的质量认证基础,国际关键比对是比对活动中的核心活动。文章介绍了我国参加毫米波WR-22（33GHz-50GHz）国际关键比对情况。     

220GHz行波管设计与工艺实验研究

针对目前系统应用对于220GHz频段的大功率辐射源的需求,文章设计了一种折叠波导行波管,在215GHz～225GHz的带宽范围内能够输出10W以上的功率,增益大于25dB。通过模拟计算确定了折叠波导高频电路、注波互作用、电子光学系统以及输能窗等主要部件的设计尺寸,并加工了折叠波导高频电路样品,对制造工艺进行研究。     

基于Cubesat平台的874 GHz冰云探测仪设计

冰云探测对气候预测有重要价值,但因冰云粒子的影响,传统气象观测方法很难有效观测气候。太赫兹波的信号带宽较宽、波束较窄,在冰云探测上比使用微波毫米波更具优势。太赫兹冰云探测仪作为被动接收设备,具有体积小、功耗小的特点,与成本低、研发周期短、可以实现组网观测的Cubesat卫星平台有较高的契合度。以冰云探测为背景,分析太赫兹冰云探测仪系统指标,设计874GHz接收机系统的链路。在确保接收机系统性能的同时注重简化链路,减少体积功耗,以适应Cubesat平台,并结合工程经验在链路设计时采取预留增益余量、加入隔离器增强匹配等措施保证工程上的可实现性。最后对接收机链路进行ADS仿真,仿真结果能够满足冰云探测仪对接收机指标的需求。     

瞬时超宽带接收机初探

超高速ADC器件的模拟输入带宽达到了18GHz以上,微波接收机可以采用软件无线电设计方法进行设计,其减少了频踪、变频等环节,降低了微波系统的设备量。将传统的信号跟踪式数字信道化技术、FPGA处理阵列和DSP处理阵列应用到瞬时4GHz以上的超宽带数字接收机中,可对2~18GHz内的信号进行并行处理,其处理能力得到了极大提升。     

基于交错带状线3 dB电桥的大功率功放技术

在现今的军用电子系统中，功率放大器起着举足轻重的作用。功率合成器件作为功率放大器的重要组成部分，需要满足高合成效率、高功率耐受能力和小型化的特性要求。基于交错耦合带状线定向耦合器，通过宽带匹配级联设计了一款8 GHz~12 GHz的四路功率合路器。测试结果显示：四路功率合路器的隔离度<-15 dB，回波损耗<-19 dB，合成效率>78.7%。基于该四路功率合成模块研制了一款X频段功率放大器，样机尺寸为52 mm×38 mm×5.5 mm，放大器在8 GHz~12 GHz的最大输出功率为52.2 dBm（40%占空比），插入损耗<1.4 dB。与传统的平面结构相比，基于这种功率合成器的结构更紧凑，合成效率更高，隔离度更好，功率耐受能力更强，适用于卫星通信、雷达和电子对抗等领域。     

20 cm离子推力器羽流对微波通信影响的试验研究

离子推力器工作时产生的等离子体羽流会对穿过其间的电磁波产生影响。为了解通信微波在羽流中的传输特性,在带有透波真空舱的专用设备上进行了羽流对微波通信影响的试验。采用的方法是将一对发射和接收双脊喇叭天线口紧贴透波舱两侧并正对放置来测试穿过羽流的通信微波的变化情况。试验结果表明:在1～5 GHz微波通信频段范围内,离子推力器所产生的羽流对电磁波的波幅和相位影响较小,幅度衰减不超过4 dB,相位偏差不超过80°。     

基于车载微波辐射计的地面观测试验方法

微波遥感具有全天时全天候的优点,并对云雾、雨雪和植被等有一定的穿透能力。地基微波辐射计以机动灵活的方式接收地表在微波波段的电磁辐射特性,被广泛用于土壤水分、冻融过程等微波遥感定量试验中。以车载多通道双极化微波辐射计(RPG-6CH-DP)为例,针对不同植被覆盖地表,在内蒙古多伦地区开展了为期3个月的野外观测试验,获得了L(1.4GHz)、C(6.925GHz)、X(10.65GHz)三个频率下的极化亮温观测数据。结果发现,L波段对植被的穿透能力最强,对土壤水分变化最敏感。微波辐射计观测地物的方位角、入射角均对观测亮温有直接影响。这为解译地物微波辐射传输过程及其相互作用机理、各种理论模型的发展和验证、地表参数反演算法的改进,以及相关地球观测卫星计划的载荷方案论证奠定了基础。