L波段高效小尺寸功率放大器载片设计

为了应对当前市场对功率器件更低成本、更小尺寸和更优性能的要求，设计了一款工作频率为1.2～1.4GHz的高效率小尺寸氮化镓（gallium nitride,GaN）基功率放大器载片。使用有源时域负载牵引系统对GaN管芯进行在片测试并提取管芯的非线性行为模型，在先进设计系统（advanced design system,ADS）软件中利用模型进行阻抗匹配电路设计和仿真，将功率放大器端口匹配到了目标阻抗50Ω。该载片采用谐波控制技术使功率放大器附加效率提高了6%～8%，采用高介电常数的陶瓷材料将载片电路集成在8mm×8mm。实测结果显示，放大器在漏源电压28V、100us脉宽和10%占空比脉冲输入的工作条件下，在小尺寸的载体上实现了输出功率大于56W，功率附加效率大于78%的高效率指标。     

合成孔径雷达及雷达制导导弹跟踪与探测用Ku波段宽频带平面相控阵天线

介绍了包括功率合成器和匹配网络在内的1×2、1×4和1×8子阵列天线以及8×8平面相控阵天线的完整设计、仿真与实现。阵元是U形缝矩形微带贴片天线阵元，该贴片天线阵元采用了孔径耦合馈电技术，它在17．75GHz中心频率时的阻抗带宽超过了20％。在分析过程中采用了矩量法（MoM），用的是先进设计系统（ADS）软件包中的安捷伦矩量工具。在效率约为80％的情况下，1×2、1×4和1×8子阵列分别获得了约9dBi、12dBi和14dBi的增益。在16～18GHz的频率范围内，所有子阵的回损都好于-10dB，这保证了较好的阻抗匹配。比较1×8子阵列的测量与仿真增益辐射方向图，发现它们吻合良好。开发出的这些子阵列天线及平面相控阵天线适用于各种雷达，包括合成孔径雷达（SAR）及雷达制导导弹的跟踪与探测用雷达。     

超宽带矩形微同轴平面对数周期天线

在宽带电子系统轻量化的需求下，基于MEMS矩形微同轴技术设计了10 GHz~50 GHz的超宽带平面对数周期天线。天线采用三节矩形微同轴阻抗变换实现160 Ω到50 Ω的宽频带阻抗匹配，并通过矩形微同轴转共面波导进行馈电。为展现微同轴的馈电优势，验证设计的微同轴平面对数周期天线性能，制备了50 Ω矩形微同轴传输线和天线实物并进行了测试。实测结果表明，在10 GHz~50 GHz频段内，矩形微同轴传输线传输损耗＜0.22 dB/cm，两根间隔0.15 mm的矩形微同轴传输线间隔离度＞60 dB。天线实测反射系数＜-8 dB，增益＞4 dBi，增益波动＜1.6 dB。     

用于太阳能电站的一种分布式功率放大反射阵天线

分布式功率放大可用于提高反射阵天线的有效全向发射功率（EIRP）。为了达到实验验证的目的，设计并制备了12×12个单元的C波段反射阵天线，单元采用正交H形槽的孔径耦合贴片结构，并集成了功率放大器以有效提高天线EIRP。对单元进行了仿真计算，频率为5.8 GHz时，在不同的微带线长度和不同的斜入射角下，单元的反射系数低于-10.0 dB，隔离度优于31.8 dB。反射阵天线样机测试结果显示，天线具有较好的辐射方向图，有源增益为37.4 dBi，方向性系数为27.3 dBi；非线性性能测试结果表明，1 dB压缩点输入功率为24.8 dBm，测量EIRP可达61.2 dBm。     

用圆柱形TM_(omo)模空腔谐振器的微波功率合成器的设计

目前,在微波频段,为实现几十瓦以上的大功率场效应晶体管(FET)放大器,必须用功率合成器。该论文中使用了输入输出电路为同轴线的圆柱形TMomo模(m=2,3……)空腔谐振器,提出了一种比过去结构简单、频带宽、插损低的合成器方案,并由等效电路说明了模数m和合成数对带宽的影响。空腔谐振器的寄生模会使采用合成器的FET放大器可靠性降低,因此提出了一种在TMomo模空腔谐振器里附加抑制寄生模的缝隙和副谐振器的结构。为了验证这种结构的有效性,进行了激励寄生模,测定其反射特性的实验。在12GHz,m=2及4时,本方案设计的4路、8路合成器的插入损耗分别为0.25dB和0.45dB,并实现了用该合成器最大输出为40W的FET放大器。     

一种基于波导结构的大功率合路器设计

文章基于对波导结构的分析,提出了一种大功率合路器的设计。波导结构标准的E面T型结能够对功率进行分配/合成,但其枝节的端口响应及枝节间的隔离使得其无法直接用于功率合成/分配。将溅射薄膜电阻后的陶瓷基片引入T型结中,并对T型结的枝节段进行尺寸优化,得到一个端口匹配且隔离度良好的合路器。基于对波导特性、匹配网络理论的分析,设计了一个覆盖Ka频段的功率合路器。     

6GHz-18GHz大功率高效率功率合成模块设计

超宽带功率合成是实现微波毫米波固态大功率发射机的关键技术。针对传统二进制功率合成方式合成效率低、体积大等缺点,提出一种新型同轴波导空间功率合成电路,采用Hecken形式渐变同轴过渡电路、渐变槽线微带过渡电路实现16路功率合成。实测结果表明,在6-18GHz频带内,功率合成器输出功率典型值为150W,电源效率典型值为20%,具有重要的工程应用价值。     

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。     

一种应用于卫星通信的小型双频天线设计

文章提出一种应用于卫星通信的小型化双频天线。为了实现天线的小型化和双频段工作，在圆形单极子天线上进行了削顶和矩形切割操作；为了有效扰动电流路径而进一步缩小天线尺寸、扩大天线带宽，在天线上表面和下表面又分别刻蚀了圆环槽和对称C型槽，改善天线的阻抗匹配。天线最终尺寸为16mm×18.5mm×1.6mm。利用电磁仿真软件对天线性能进行了仿真，结果表明：该天线能够在4.76GHz~9.25GHz和10.46GHz~14.2GHz两个频段内工作，最大增益为5.9dBi，平均增益为4dBi，且满足圆极化条件，具备良好的辐射特性。     

X波段宽带低噪声场效应管放大器

本文介绍一种设计方法简单、调试方便、性能优良的x波段宽频带低噪声场效应晶体管放大器的设计研制过程。该放大器采用常用的单端式放大器方案,并通过一些调试技巧,使之达到令人满意的结果。其性能指标:频率范围8～12GHz;工作带宽大于2GHz,噪声系数小于3dB,功率增益大于30dB;带内平坦度优于1dB。体积175×48×30mm~2;重量400g。     

P波段宽带固态发射机的设计与实现

文章重点讨论了宽带固态发射机的设计.在介绍其理论设计的基础上,设计并实际制作了一台P波段宽带2kW固态发射机.文章重点介绍了2kW发射机末级功放的电路设计,电源调制电路设计,双节Wilkinson宽带功合器设计,发射机控保电路设计和发射机散热设计.经最终测试,在f0±100MHz频率范围内发射机输出峰值功率均可达到2000W以上,带内增益平坦度小于1dB,中心频点效率达到30％,其他各项指标也获得较好的预期结果.     

C-band FET power amplifier for TWTA replacement

The technology of gallium arsenide field-effect transistors has advanced to the point where these devices can serve to replace traveling wave tubes in spaceborne communication transponders.This paper describes interim results of a C-band FET amplifier which is currently being developed by RCA for INTELSAT. The FETA is designed to provide a 6-W output with an efficiency greater than 25%, and a backed-off 1.5-W output level with low distortion and efficiency of 13%.The third order intermodulation ($\text{C}\text{I}$) of a FETA at saturation is typically 15 dB as compared to 10 dB for a TWTA. At 10 dB input power back-off the $\text{C}\text{I}$ improves to 24 dB while that of a TWTA is only 16 dB.We fabricated a breadboard 5-W FETA which demonstrates that a linear operation can be achieved at an output level of 1.5 W with 10% efficiency. By contrast the efficiency of a typical 5 W TWTA in the same linear region is no greater than 3–5%.     

一种基于共面线的毫米波宽带预失真线性化技术

针对毫米波卫星通信前端发射系统中固态功率放大器的非线性失真问题,提出了一种新型毫米波模拟预失真线性化技术。该技术采用毫米波共面线集成非线性器件,与传统的基于微带线集成非线性二极管器件的方法相比,避免了接地电感等不连续性干扰,提高了工作频率,拓展了工作带宽,在毫米波频段实现了宽带预失真非线性补偿。试验结果表明:在Ka波段13GHz(25~38GHz)频率范围内,由该技术实现的预失真线性化电路在输入功率15dB变化范围内,实现了3dB左右的增益幅度扩张和20°左右的相位压缩。将该预失真线性化技术应用于改善一型工作频率为29.6~30GHz,输出功率为5 W的毫米波功率放大器的线性性能。双音信号测试结果表明:功放在1dB压缩点回退7dB的条件下,三阶交调失真改善度高于10dB,并在29.8GHz时达到19dB。该技术可用于满足现代大容量、高速无线通信,特别是毫米波卫星通信前端系统的需求,实现高质量、低误码率的数据无线传输链接。     

基于DBF的波束功率控制及优化设计技术

低轨卫星系统近年来得到了广泛的关注和发展,卫星的轨道高度低,具有传输延时短、路径损耗小的特点,可以为小型化用户终端提供服务,但也存在单星覆盖区内路径差异大、卫星业务分配不均和工作动态范围大的问题。针对这些问题提出了一种适用于低轨卫星的波束优化设计方法,采用地球匹配波束设计,来实现更好的链路质量和覆盖效率。在下行波束设计中,通过唯相位加权优化设计方法,在满足波束增益要求及波束间C/I的基础上,实现了单波束功率由0%~100%的调整能力。针对低轨卫星移动通信业务随时间变化,导致发射组件输出功率长时间工作于回退状态的特点,提出了一种通过卫星业务处理器实现业务量变化与功放的最佳效率供电电压匹配调整的星上自适应功放功率随动技术,使得功放平均效率有效提高,减少了天线的平均功耗和热耗。     

一种雷达与电子侦察一体化多通道接收组件的设计

随着近年来现代电子技术的全面发展，针对射频前端单一器件模块级的小型化、高性能研究已初步凸显成效，但从系统层面出发统筹考虑设计低成本、高性能、小型化综合电子系统的研究报道还很少。从雷达和电子侦察基本工作原理出发，根据雷达和电子侦察各自的指标要求，对组件的链路和结构进行设计，提出了一种12通道的雷达与电子侦察一体化接收组件，给出了实物指标测试结果，所有通道噪声系数均小于3dB，雷达接收通道增益均在45±2dB，镜频抑制大于60dB；电子侦察接收通道增益大于20dB，相邻通道间的隔离度大于40dB。此次设计对未来实现更复杂的低成本、小型化高性能综合电子系统有重要意义。     

Communications transponder performance for Japanese Communications Satellite-2 and prospects for future systems

Communications transponder for the Japanese Communications Satellite-2 (CS-2a and 2b) to be launched into a geostationary orbit by N-II launch vehicle in February and August, 1983, has been developed. The transponder is provided with six-channel K-band ($\text{30}\text{20}\text{GHz}$) transponder including beacon transmitter, which operates in the highest frequency ranges ever utilized on an operational communications satellite, and two-channel C-band ($\text{6}\text{4}\text{GHz}$) transponder. Receiver front end of the K-band transponder consists of a direct mixer followed by a 1.8 GHz IF amplifier and provides 8 dB noise figure. 20 GHz output power is 4 W by final amplification at 5-W TWTA. C-band transponder provides 4 dB noise figure and 4.3-W output power. Key factors for future high capacity transponder are also presented.     

基于TSV的星载微系统设计与可靠性实现

基于硅通孔TSV（Through Silicon Vias）的星载微系统，通过硬件框架设计、TSV关键工艺设计、CPS仿真设计、全流程测试及可靠性研究，最终在全国产化高温共烧陶瓷HTCC（High-Temperature Co-fired Ceramics）管壳内集成了抗辐照海量信息处理器、抗辐照大容量存储器、抗辐照微控制器、抗辐照38译码器等器件，形成43 mm×43 mm×5.65 mm的气密性封装星载微系统，具备高可靠、高性能的处理能力以及星上常用的控制和通讯接口，可用于星上载荷信息实时处理及星务平台控制管理，可以有效替代现有的板级产品，实现星载电子系统的小型化、集成化。     

航天TDICCD相机视频信号处理中相关双采样技术的研究

分析了TDICCD视频信号读出时复位噪声的产生机理 ,并从噪声互消及数学相关性原理出发 ,分析了TDICCD输出视频信号的采样技术———相关双采样 ;讨论了相关双采样技术的工作原理及其对TDICCD读出噪声 (包括TDICCD的复位噪声、水平时钟驱动及电源地线耦合串扰噪声、输出放大器的白噪声和 1/f噪声复位噪声 )的滤除作用 ,给出了相关双采样技术在实际应用中的电路实现。最后 ,并通过实验加以验证 ,TDICCD信号的输出信噪比 (S/N)能达到 4 8dB。