毫米波频段LTCC微带到带状线过渡结构设计

文章研究了两种可应用于毫米波频段的LTCC微带到带状线的过渡结构,包括一种微带到带状线的垂直过渡和一种微带到带状线的同层过渡.利用三维电磁场仿真软件对这两种互连过渡结构进行仿真和优化,仿真结果表明在25GHz～ 40GHz的工作频带内微带到带状线垂直过渡的回波损耗大于22dB,在35GHz内端到端插损优于0.5dB,40GHz内插损优于1dB;微带到带状线同层过渡的回波损耗大于32dB,40GHz内端到端插损优于0.5dB.测试结果表明,在40GHz内两种过渡结构的性能优良,能很好地满足工程应用的要求.     

W频段波导微带过渡设计及容差分析

设计一种全频段低损耗的矩形波导-微带探针过渡结构,通过优化微带匹配电路同时引入腔体阻抗匹配设计,实现过渡结构在75GHz～110GHz内的良好性能,其仿真插入损耗小于0.34dB,回波损耗大于17.5dB。针对W频段宽带毫米波组件对装配工艺精度要求高的特点,利用HFSS分别对盒体装配误差、印制板装配误差以及金丝拱高误差进行容差分析。仿真结果表明,结构在合理的装配误差控制范围内具有良好的宽带特性。     

一种DC-40GHz采用高阻变换的垂直过渡结构设计

LTCC(低温共烧陶瓷)多层介质基板是实现毫米波组件小型化、轻量化的有效途径,设计良好的垂直过渡结构,实现低插损的射频信号传输尤为重要。利用三维电磁场仿真软件HFSS建立垂直过渡结构的仿真模型,采用高阻抗线进行阻抗匹配,在优化垂直过渡结构传输特性的同时,降低了电路的寄生电感。在30GHz-40GHz频率范围内,垂直过渡结构的回波损耗平均降低了10d B。     

基于高效垂直互连的X频段三维交叉合路网络

针对射频微波系统小型化、一体化、低成本设计需求,利用HFSS软件3D建模仿真研究微波毫米波多层板高密度垂直互连技术,对比不同结构参数的频率特性,在结构上通过加载层间焊盘改善特定频段内传输性能,在DC^20GHz内回波损耗小于–20dB。基于该高效垂直互连技术,实现32路信号输入4波束输出交叉网络3D垂直合成,体积仅为125mm×30mm×1.8mm,经测试带内插损≤10.95dB,驻波比≤1.4,较好地实现了X频段合路输出功能。     

超宽带矩形微同轴滤波器制备及性能分析

在射频微系统对高性能超宽带滤波器的需求下,基于矩形微同轴制备技术研究了10GHz～50GHz的超宽带矩形微同轴滤波器的设计及制备。在矩形微同轴传输线的电路基础上进行电路实现,对超宽带矩形微同轴滤波器模型进行仿真试验,结果显示,在10GHz～50GHz工作带宽内插入损耗小于0.8dB,回波损耗优于17dB,带外抑制达到45dB。基于矩形同轴结构的制备流程经过九次光刻-电铸-平坦化过程及一次介质支撑结构光刻后完成十层滤波器样件的制备,测得制备的滤波器样件性能与仿真曲线基本吻合,在40GHz时插入损耗为0.6dB,回波损耗为21.6dB,在5GHz和55GHz时带外抑制分别为41.8dB和43.9dB。矩形同轴结构的低损耗、高频段等优点在该超宽带矩形微同轴滤波器中有良好的体现。     

EHF波段波导到微带的对脊鳍线过渡研究

文章针对毫米波集成电路的需要,提出并分析了EHF波段波导-微带对脊鳍线过渡结构。在集成电路系统要求的42GHz～46GHz频段内,背靠背过渡段插入损耗小于0.1dB,回波损耗大于20dB,仿真结果表明该过渡结构满足设计要求。     

一种DC-40GHz带状线到共面波导同层过渡结构设计

针对基于微波多层LTCC基板的带状线功分器输入端口存在的大高度差过渡问题,提出一种新型带状线到共面波导宽带同层过渡结构。在传统过渡模型基础上,引入高阻线及共面波导到带状线的交叉过渡形式,使得传输性能有所改善。仿真结果显示,在0GHz~40GHz范围内带状线到共面波导水平过渡的回波损耗小于–20d B,插入损耗小于0.2d B。应用过渡结构的带状线功分器性能指标满足要求,验证了过渡结构设计的可行性和有效性。     

毫米波上变频接收前端光子学集成设计与优化研究

针对宽带毫米波成像系统需求,为实现上变频所用大带宽、高灵敏度电光调制器,对毫米波上变频接收前端光子学集成设计与优化进行了研究。对W波段上变频接收前端各部分进行了场分布分析,用HFSS软件对设计的毫米波共面波导结构进行电磁仿真,讨论了缓冲层厚度、电极高度和电极间距等结构参数对性能的影响,通过结构参数调整获得了优化的性能,并设计了射频模块。设计的W波段电光调制器半波电压理论值低于7V,导体损耗小于0.17dB/(cm·GHz1/2),介质损耗小于0.01dB/(cm·GHz),优于国外当前同类调制器水平;矩形波导-共面波导传输损耗小于1dB;双极切比雪夫滤波电路获得中心频率在77GHz的7GHz带通滤波特性。以此为基础集成的上变频接收前端具有损耗低、体积小、便于应用等优点。     

基于鳍线过渡的W波段低噪声放大器设计

对W波段鳍线过渡进行分析,设计并制作采用Spline曲线形式的鳍线过渡。在整个W波段,单个过渡结构插入损耗小于1.6dB,回波损耗小于-12dB,实现了良好的宽带性能。基于该鳍线过渡,设计一种W波段低噪声放大器,芯片选用MMIC单片CGY2190UH,整机在80GHz~100GHz之间增益大于20dB,平坦度小于3dB。     

一种Ka频段波导三路功分器设计

利用波导E-T结构,将二路等功率分配器与二路不等功率分配器级联,构成一种毫米波三路等功率分配器。完成该结构的仿真设计和测试,结果显示,在34～36GHz频带内,其净插入损耗优于0.33dB,回波损耗小于-18dB。     

Novel design for microstrip to stripline transitions for millimeter-wave application in LTCC

This paper presents two transitions between microstrip and stripline in Low Temperature Co-fired Ceramic technology, including a vertical transition and a coplanar transition for millimeter-wave application. These interconnects are simulated and optimized by a three-dimensional electromagnetic field simulator. Simulation results show that the return loss of microstrip to stripline vertical transition is less than −22 dB, and insertion losses are greater than 0.5 dB up to 35 GHz, and greater than 1 dB up to 40 GHz. Similarly, the return loss of the coplanar transition is less than −32 dB and insertion loss is better than 0.5 dB. LTCC test structures were fabricated and the performance of all transitions was successfully validated by scattering parameter measurements up to 40 GHz.     

一种新型MEMS移相器设计

建立Ka波段分布式MEMS移相器的等效电路,设计基于此模型的分布式MEMS移相器,并对其反射损耗与插入损耗进行优化。仿真结果表明,该模型在4GHz工作带宽内反射损耗小于-15dB,在10GHz带宽内插入损耗大于-2dB,单桥相移达到35°。     

一种W波段低损耗宽带单平衡混频器设计

针对某型半实物仿真系统大带宽、高动态的技术需求，研制了一种覆盖整个W波段的单平衡混频器。混频器基于波导-石英混合电路以及分立肖特基二极管设计，射频信号经减高波导同相激励两个肖特基结，以减少无源电路的额外损耗。本振信号通过波导E面探针输入，以准TEM模反相激励肖特基结。测试结果表明，所设计混频器在13dBm本振功率激励下，可在75~110GHz范围内实现6~8dB的单边带变频损耗，中频带宽为DC~35GHz。该混频器与国内外同类高性能产品技术性能相当，已成功应用于W波段半实物仿真系统中。     

Ku波段镜像抑制混频器的研制

介绍一种小型化Ku波段镜像抑制混频器设计方案,以单片无源双平衡混频器为基础,对主要关键电路射频正交耦合器、中频正交耦合器以及本振同相功分器进行电路优化设计及制作。在近1GHz的带宽内成功实现了镜像抑制大于20dB,插入损耗小于10dB,隔离度大于25dB的Ku波段无源镜像抑制混频器。实测结果表明,系统具有低损耗、高隔离度、高镜像抑制及高集成度的特点,在捷变频雷达、通信及遥测等系统中具有较好的应用前景。     

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。     

基于平板波导的双频双极化CTS阵列天线设计研究

针对卫星通信天线轻量化和辐射孔径复用等需求，对双频段双极化连续切向节（Continuous Transverse Stub，CTS）阵列天线进行研究。天线采用正交共口径设计，结合标准波导接口的带通滤波器和独立功分馈电网络实现了高极化隔离度特性；通过对枝节辐射能力控制和天线阵列设计，达到了兼顾增益特性的同时降低旁瓣电平的目的。仿真结果显示：天线分别在18.5~21.2 GHz和27.5~31 GHz两个频段内回波损耗小于-10 dB，旁瓣电平均小于-12 dB，端口隔离度优于80 dB，增益分别为24~27 dBi和25~27 dBi，结构简单，易于加工，剖面高度低，易于运输和共形安装。     

面向低轨卫星的双圆极化宽带宽角扫描阵列研究

随着卫星通信技术的日益成熟，相控阵天线被广泛应用于低轨卫星系统，提出了一种面向低轨卫星通信的新型双圆极化宽带宽角扫描阵列天线。阵列天线单元采用一种金属栅格加载的对称阵子，其工作宽带为17GHz~21GHz，相对带宽超过21%，同时金属栅格加载方法可有效展宽对称阵子波束宽度，从而在工作频段内使E面和H面波束宽度均超过140°。通过上述宽带宽波束对称阵子作为阵列天线单元，形成8×8的64单元阵面。然后，阵列天线单元经过旋转组阵，实现了双圆极化特性。由于天线单元具有宽带、宽波束性能，有效拓展了阵列波束扫描角度，即在不同旋向下，均能实现二维±60°的波束扫描。阵列在低频17GHz工作时，法向波束增益为18.2dB，当扫描离轴角为60°时，增益下降2.8dB，轴比小于2dB。在高频21GHz时，法向增益为19.6dB，当扫描离轴角为60°时，增益下降3.7dB，轴比小于3dB，具备良好的宽带宽角覆盖性能，从而在低轨卫星通信中具有广阔的应用前景。     

一种Ka频段波导微带鳍线转换结构

为使波导微带转换的尺寸和性能更优,采用HFSS高频仿真软件里的样条曲线做波导微带转换的鳍线渐变曲线,使波导微带转换的过渡长度与采用其他渐变曲线在相同指标情况下相比更短一些。转换模型中的介质基片向标准矩形波导宽边两侧延伸四分之一波长并在其上各打一行孔径和间距合适的金属填充通孔,这样既便于固定基片,又能提高鳍线电路的隔离度。使用HFSS软件对该模型进行仿真优化分析后的结果为：在28．5～39GHz频带内得到大于25dB的回波损耗和小于0．1dB的插入损耗,基本达到预期目的。