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.     

宽带高集成多级射频互连技术

针对微波电路三维集成结构的迫切需求,开展宽带高集成多级射频互连技术研究。主要设计了两种电路结构,多级水平互连电路与多级垂直互连电路。多级水平互连电路中,通过优化同轴-微带线的水平过渡以及倒角过渡方式,得到在DC～30GHz内的仿真结果,回波损耗优于21dB,插入损耗优于0.16dB;多级垂直互连电路中,通过优化BGA板间互连结构,得到在DC～30GHz内的仿真结果,信号的回波损耗优于13dB,插入损耗优于0.57dB。在小型化、高集成的需求下,宽带高集成多级射频互连技术是解决宽带射频信号传输问题的关键技术路径,可以广泛应用在微波电路三维集成结构中,具有重大的应用前景。     

超宽带Vivaldi天线的设计及分析

针对机载、弹载等平台的空间有限,设计了一种双指数渐变结构的超宽带Vivaldi天线。天线由微带渐变线馈电,通过矩形共面带线阻抗变换器将小型的超宽带巴伦与天线集成,从而获得2~18GHz的带宽。仿真结果表明:在2~18GHz的工作频段内,天线的回波损耗小于-10dB,天线增益最高可达到10.5dB以上,实测结果与仿真结果基本吻合。将所设计的Vivaldi天线放置于一金属腔体内,对金属腔体对天线性能的影响进行了研究与分析。仿真结果表明:将天线单元放置于金属腔体后,辐射方向相对于原来的辐射方向发生了一定程度的偏转,但随着频率增高,偏转角度逐渐减小。     

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。     

一种小型化宽阻带发夹型微带滤波器的设计

本文提出了一种新型的小型化宽阻带发夹型滤波器设计,旨在克服传统微带发夹滤波器在设计频率倍频处遇到的寄生通带问题。通过在传统发夹型滤波器的输入输出端上增加3个1/4波长的开路微带线,有效抑制了寄生通带,同时采用交叉耦合的方式实现了整体器件的小型化。通过设计、加工和测试等步骤,完成了一个工作带宽为400 MHz,中心频率为3 GHz的带通滤波器,插入损耗为2.5 dB,同时实现对13 GHz以下频段寄生通带的有效抑制,带外抑制达到24 dB。本文所提出的新型滤波器结构简单,设计难度低,尺寸仅为23 mm×27.7 mm,满足当前通信领域对高性能、小型化滤波器的需求,展现了良好的应用前景。     

基于椭圆孔阵列的频率选择表面研究

针对准光学馈电网络系统对频道分离性能的要求,研究了一种工作于毫米波、亚毫米波的无介质支持的双层金属椭圆孔阵列频率选择表面。其在反射通道中反射54GHz和89GHz 2个信号的电磁波。在透射通道中,对165GHz和183GHz 2个通道的信号是透明的。使用模式匹配法仿真分析并设计频率选择表面,结果表明:当入射角度为18°时,2个反射通道中双极化的插入损耗小于0.1dB,2个透射通道的双极化插入损耗不大于0.6dB,各项指标能满足频率选择表面在通道引入的插入损耗不大于0.8dB的要求。此外,通过蒙特卡罗法分析加工误差对频率选择表面性能的影响,根据指标要求给出加工精度的下限,为实际加工提供数据支持。     

CCISS,Vascular and BP Reg: Canadian space life science research on ISS

A comprehensive goal of the Canadian Space Agency studies (CCISS, Vascular and BP Reg) has been to investigate the efficacy of current exercise countermeasures to maintain cardiovascular and cerebrovascular health on return to Earth after up to 6-months in space. Results from the CCISS experiments revealed no significant change of in-flight heart rate during daily activities or sleep, and small, but variable between astronauts, post-flight elevation. The between astronaut differences were exaggerated during measurement of spontaneous baroreflex slope, which was reduced post-flight (P<0.05) during paced breathing with 3 astronauts having significant correlations between reduced baroreflex and reduced RR-interval (consistent with reduced fitness). Cerebrovascular autoregulation and CO₂ response were mildly impaired after flight. Some loss of in-flight fitness of astronauts in Vascular was reflected by the increase in HR at a work rate of 161±46 W of 12.3±10.5 bpm, 10.4±5.9 bpm and 13.4±5.7 bpm for early-flight, late-flight and R+1, respectively. On return to gravity, changes in resting heart rate for supine (5.9±3.5 bpm), sit (8.1±3.3 bpm) and stand (10.3±10.0 bpm) were small but variable between individuals (from −5 bpm to +20 bpm in post-flight standing) and not related to the change in exercise heart rate. In Vascular astronauts, pulse wave transit time measured to the finger tended to be reduced post-flight and carotid artery distensibility was significantly reduced (P=0.03, and n=6). The heart rate and baroreflex data suggest that some astronauts return with cardiovascular deconditioning in spite of the exercise regimes. However, greater arterial stiffness is common among all astronauts studied to date. The new CSA project, BP Reg, will monitor inflight blood pressure in an attempt to identify astronauts in greater need for countermeasures. Future research should focus on whether Vascular changes in astronauts might make them an appropriate model to study the mechanisms of arterial aging on Earth.     

基于光子晶体的太赫兹环行器设计及其内带电效应研究

对于卫星亚毫米波甚至太赫兹收发通信系统而言,由铁磁性器件构成的环行器和隔离器是实现功率隔离、保护发射通道不受反射功率影响的关键元器件。文章基于周期性光子晶体阵列,提出一种具有良好平面集成性的新型太赫兹环行器构型;并针对星载环境的电子辐照问题,采用典型能量电子辐照分析光子晶体Si的内带电特性、环行器整体电位以及局部电场分布特性。仿真结果表明,该环行器中心频率为205 GHz时,可在3 GHz带宽内实现电磁波定向不可逆传输的电性能,带内插入损耗小于0.5 dB,且受电子辐照带电的影响较小,在卫星高集成高密度太赫兹系统中具有较大的应用潜力。     

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。     

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。     

UC-EBG在微带阵列天线 RCS减缩中的应用

针对微带阵列天线的带内雷达散射截面问题,提出了一种在天线表面加载共面紧凑型光子晶体结构（UC‐EBG）,通过散射对消,实现天线雷达散射截面（RCS）减缩的方法。分析了在不同参数下UC‐EBG结构同向反射相位带隙随频率的变化情况。仿真结果表明：加载U C‐EBG结构后,阵列天线各个阵元的回波损耗基本保持不变,天线的增益有所增加,同时天线带内RCS最大减缩达到18dB。证实了U C‐EBG可以应用于阵列天线的带内隐身。     

L׳ADROIT – A spaceborne ultraviolet laser system for space debris clearing

Small (1–10 cm) debris in low Earth orbit (LEO) are extremely dangerous, because they spread the breakup cascade. Pulsed laser active debris removal using laser ablation jets on target is the most cost-effective way to re-enter the small debris. No other solutions address the whole problem of large (~100 cm, 1 t) as well as small debris. Physical removal of small debris (by nets, tethers and so on) is uneconomical because of the energy cost of matching orbits. In this paper, we present a completely new proposal relative to our earlier work. This new approach uses rapid, head-on interaction in 10–40 s rather than 4 minutes, using 20–40 kW bursts of 100 ps, 355 nm UV pulses from a 1.5 m diameter aperture on a space-based station in LEO. The station employs “heat-capacity” laser mode with low duty cycle to create an adaptable, robust, dual-mode system which can lower or raise large derelict objects into less dangerous orbits, as well as clear out the small debris in a 400-km thick LEO band. Time-average laser optical power is less than 15 kW. The combination of short pulses and UV wavelength gives lower required fluence on target as well as higher momentum coupling coefficient. An orbiting system can have short range because of high interaction rate deriving from its velocity through the debris field. This leads to much smaller mirrors and lower average power than the ground-based systems we have considered previously. Our system also permits strong defense of specific assets. Analysis gives an estimated cost less than $1 k each to re-enter most small debris in a few months, and about 280 k$ each to raise or lower 1-ton objects by 40 km. We believe it can do this for 2000 such large objects in about four years. Laser ablation is one of the few interactions in nature that propel a distant object without any significant reaction on the source.     

600Mb/s高速数传接收机的设计与实现

提出一种基于FPGA的600Mb/s高速数传接收机全数字实现方案,对采用Costas环的载波恢复算法和采用并行数据转换跟踪环的码同步算法作了介绍。测试结果表明,该接收机在码速率小于350Mb/s时,解调损失小于1.5dB;在码速率为600Mb/s时,解调损失小于3dB。     

S波段大型功分馈电网络设计

为了满足某平面阵列天线高增益、低副瓣的要求,设计了工作在S波段、相对带宽为10％的1—48的大型功分馈电网络。该馈电网络采用带状线功分器与微带线功分器级联而成。利用HFSS、Ansoft Designer等电磁软件对其进行仿真设计。实测结果表明在所要求的频段内,网络的输入驻波小于1．50,相位误差小于10°。     

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。     

用于多模卫星导航信号接收的半球形阿基米德螺旋天线

平面阿基米德螺旋天线具有双向辐射特性,在实现单向辐射时会降低效率 。将平面阿基米德螺旋天线共形到局部半球上可以得到一种新型结构的半球形阿基米德 螺旋天线,分析了这种天线的结构特点,进行了仿真与实验,研究结果表明,在覆盖多模卫 星导航信号工作频率的1.1-1.7 GHz频段内,反射损耗小于-10 dB,增益大于3.9 dB,前后 比大于3.6 dB,相位中心稳定度小于2 mm,可满足宽频带圆极化多模卫星导航共用接收天线 的设计要求。
     

新型S波段宽频微带天线阵研究

微带天线是一种小型化、低剖面、可共形天线,研究了采用双层双排平行放置贴 片形式的二元微带贴片天线阵,通过缝隙耦合的馈电形式,可实现S波段宽频带通信技术要 求。给出了此类天线的设计方法,讨论了基片厚度对天线辐射特性的影响;通过基于时域有 限积分法的CST软件包仿真计算,得到该天线端口反射系数小于-10dB（VSWR<2）的相对带宽 为24％,满意的方向图带宽和增益特性,理论计算结果与实测值保持一致,验证了这种结 构天线较好的实际应用性能。     

采用寄生单元的PIFA三频手机天线的设计

采用附加寄生单元的方式扩展频段,设计一种新型的PIFA三频手机天线。运用时域有限差分法(FDTD)计算该天线的回波损耗和方向图。仿真结果表明,天线在相应的三个工作频带(GSM900/DCS1800/ISM2450)内回波损耗S11<7.5dB(VSWR<2.5),增益大于0dB i,满足了无线通信系统对频段和带宽的要求。