星载L波段宽带低噪声放大器芯片设计

基于0.25μm 砷化镓赝品高电子迁移率晶体管（GaAs pHEMT）工艺，设计了一款应用于星载微波接收机的L波段单片微波集成电路（MMIC）低噪声放大器（LNA）。该低噪声放大器采用电流复用拓扑结构，降低了芯片的工作电流，节省了宝贵的卫星能量资源；通过两级负反馈方式优化了器件的稳定性和增益平坦度，提高了卫星通信质量；恒流源的偏置结构使得工作电流随工艺波动较小，芯片维持在稳定的工作状态下。测试结果表明：该放大器工作电流为35mA，在频率范围0.9~1.8GHz内，增益大于33dB，噪声系数小于0.6dB，增益平坦度小于0.5dB；芯片尺寸为2.0mm×1.3mm，满足航天产品的高性能小型化应用需求。     

微波波段黑体定标源电磁特性优化设计的研究

对风云系列气象卫星微波成像仪、微波温度计热真空实验黑体定标源的电磁特性进行了仿真优化设计研究,优化目标为后向RCS最小以实现黑体法向发射率接近1。基于可跨越介质边界的亚网格时域有限差分法分别对方锥和圆锥金属基体在非涂覆和涂覆吸波材料为0.5~3.0 mm厚度,频率为10.65 GHz的情况进行了对比分析,圆锥的最佳涂覆厚度为1.5 mm,其后向RCS值明显优于方锥的最佳涂覆厚度2.5 mm达7.5 dBsm.在10.65 GHz频段内采用圆锥结构设计的黑体定标源可实现更高的发射率,同时由于最佳涂覆厚度比较薄,可以有效降低劈尖结构产生的温度梯度,实现定标源的温度均匀性。     

射频仿真暗室的静区分析

影响射频仿真暗室性能的因素是多方面的,从微波暗室布局、吸波材料性能、天线辐射方向特性3个方面, 利用几何光学法分析了射频仿真暗室静区电平的分布规律,给出了暗室静区主极化电平计算模型.根据某研究所提供的4个频率(0.8GHz,2GHz, 6GHz和18GHz)下吸波材料反射率及天线方向图数据,对该研究所射频仿真暗室的静区电平分布进行了仿真计算,给出了水平极化与垂直极化条件下静区中心面的电平分布.仿真结果表明,采用此方法能快速并准确的适用于射频仿真暗室静区的性能分析.      

基于串联低中频替代法的衰减测量系统

介绍了一种以半自动感应分压器作为中频标准衰减器,可实现准确、快速衰减测量的基于串联低中频替代法的微波衰减测量系统,并对半自动感应分压器、测量系统、测量结果和系统改进方法等部分进行了详细的分析。该系统在10MHz至18GHz频率范围内可测量衰减的范围为(0~80)dB。     

不同形貌氧化锌的微波电磁性能研究

采用碳还原剂控制法制备了六方晶系纤锌矿结构四脚状氧化锌晶须,使用硬脂酸溶胶-凝胶(sol-gel)燃烧法制备了球形氧化锌纳米晶体.使用波导法对所得到的产物以及体相氧化锌材料进行了磁导率和介电常数的测量.结果表明,在8~12 GHz的测试范围内,四脚状氧化锌晶须、氧化锌纳米晶体以及体相氧化锌的介电损耗随频率的增加变化不明显.微波电磁性能试验表明,四脚状氧化锌晶须以及氧化锌纳米晶体是一种介电损耗材料,具有一定的微波吸收性能,并且四脚状氧化锌晶须的介电损耗大于氧化锌纳米晶体.体相氧化锌材料在这个频率范围内基本没有电磁损耗.      

有源光纤环脉冲复制器系统误差分析

借助半导体光放大器(SOA,Semiconductor Optical Amplifier)动态噪声模型结合蒙特卡罗方法对有源光纤环脉冲复制器的复制误差特性进行了研究.对复制误差与环内衰减器衰减、SOA偏置电流、环内注入直流光波长与被复制脉冲幅度等各项参数之间的关系进行了研究.仿真结果表明,较小的环内衰减与较大的偏置电流有助于抑制复制误差,而环内注入直流光波长则应选择较长的波长.通过这些仿真结果探讨了减小复制误差的手段.根据分析结果建立了实验系统,验证了有源光纤环脉冲复制器的低失真复制特性.实验证明有源光纤环脉冲复制器可以对脉冲进行有效的低失真复制.      

大功率高效率星载固态功率放大器研究

针对卫星系统对于微波大功率放大器的需求,研制了L频段200W高效率固态功率放大器,对其设计方法和关键技术进行了详细论述。应用低温共烧多层陶瓷技术,实现了射频电路的高集成和小型化;基于第三代半导体器件,应用波形赋形及线性补偿技术,提升了射频电路的功率和效率;采用移相全桥拓扑,研制了高效率、大功率二次电源。在1.45~1.55GHz的频带范围内,固放整机输出功率大于200W,效率高于60%,3阶交调优于18dBc,同时具备30dB增益可调,360°内步进5.6°的相位可调能力。试验结果表明,该固放为目前国内星载领域连续波功率和效率最高的单机。     

卫星导航有源接收天线噪声温度测量

卫星导航有源接收天线的噪声温度是导航接收系统的关键技术指标之一。针对卫星导航有源天线总体噪声温度无法测量的问题，研制了两台口面型噪声源，口面噪声源主要由辐射体、辐射体物理温度控制和温度测量仪等组成。两个口面噪声源在L和S波段分别提供高低温标准噪声温度，采用Y系数测量方法测量有源接收天线的总体天线噪声温度。测量了某卫星导航有源天线的总噪声温度，在(1.19～1.29) GHz的频率范围内，中心频率1.24 GHz上噪声温度测量结果为206 K，但是在1.266 GHz频率点上噪声温度测量大于4 000 K，说明天线与滤波器之间、滤波器与放大器之间存在设计问题或其它问题，体现出测量有源天线噪声温度的必要性。     

基于DDMZM的星载微波光子混频器设计

微波部件由于分布式参数的影响，存在一定的频率选择性，难以实现宽带多频段兼容的变频系统，已不能满足高通量星载通信载荷的需求。微波光子技术以其大带宽和无频率选择性的优势为高通量天基通信需求的实现提供了可能性。基于双驱动马赫增德尔调制器(DDMZM）对星载通信转发设备混频单元的方案进行探索，通过理论分析链路模型，使用VPI软件对链路进行仿真优化来寻找DDMZM的最佳偏置点。试验结果表明调制器偏置在最小点时，变频效率高，且具有一定的载波抑制功能，可实现宽带、多频段以及抗干扰等性能，优于微波变频性能。     

核辐射对透波材料介电性能影响

用加速老化试验的方法,在有氧存在的条件下,研究了TDE-85环氧树脂/E玻璃纤维体系、4501A双马来酰亚胺树脂/D3W玻璃纤维体系2种透波材料介电性能受核辐射影响的规律.用60Co辐射源在辐射量为50~800kGy范围内对样件进行辐射,用波导法测试样件的介电常数和介电损耗,测试频率为10GHz.结果发现2种体系透波材料介电性能受核辐射的影响较小,且后者比前者具有更好的抗辐射稳定性.同时利用IR,TGA等手段研究了材料介电性能变化的原因.      

行星大气1~3000GHz微波-亚毫米波辐射模拟

为模拟行星大气在微波elax-elax亚毫米波波段的辐射传输特性,利用逐线积分方法计算行星大气中各气体成分在1~3000GHz的吸收系数.基于HITRAN数据库中各气体分子的跃迁频率及线强等参数,有效模拟了各气体分子在此频段内的吸收特征,并与常用的微波elax-elax亚毫米波大气辐射传输模式进行对比.分析地球大气的组成及特性,利用辐射传输方程模拟临边探测方式下不同频段的大气辐射亮温.研究结果可为后续地球乃至行星大气成分探测模拟、频带选择以及大气成分廓线反演提供模型及理论依据.      

微波黑体发射率计量标准装置的准光照射天线设计

微波黑体发射率计量标准装置拟通过双站测量的方式,获取微波黑体的电磁散射信息,进而基于基尔霍夫热平衡定律获取其发射率信息。在有限的测量空间和较高的测试频段条件下,需要对照射天线进行优化设计,以实现对微波黑体散射特征的有效测量。针对此应用,在毫米波和亚毫米波段基于准光学技术,开展了照射天线仿真设计工作。并结合装置实测场景,对准光照射天线的散射测量收发链路进行仿真,结果表明：通过准光天线设计,可以使得发射天线在目标区形成相位平坦,边缘衰减的照射场分布,可以降低收发天线-目标间的电磁能量传输衰减,同时近似测得目标的远场散射特性已便于反射率积分。综合而言,通过仿真分析,验证了微波黑体发射率计量标准装置中高频段收发天线的设计原理和应用价值,同时也对其它近场测试系统的研制和应用提供了参考。     

“祝融号”火星车反射面天线设计

针对“天问一号”火星探测器“祝融号”火星车的探测通信任务需求,提出了一种X频段轻小型宽频圆极化反射面天线。该反射面天线采用了新型一体化紧凑馈源技术,实现馈源长度和口径减小20%的同时提高了反射面天线的口径效率,抵挡了火星的尘埃影响。经过对馈源进行的仿真优化,最终实测结果表明,该天线在7.1～8.4GHz内口径效率可达62.3%,在深空探测的工作频带范围内具有较好的增益、驻波和圆极化特性,该天线已成功应用于“天问一号”火星探测器“祝融号”火星车。     

Identification of window frequency at different places of India

Millimeterwave window frequencies between the two successive absorption maxima of 60?GHz and 120?GHz respectively, play a significant role in the context of radar and communication applications. Atmospheric parameters like temperature, water vapour and oxygen play major roles for determination of window frequencies which are latitude dependent. Radiosonde data were analyzed to identify a frequency at which minimum signal attenuation occurs in the millimeterwave band, between 60?GHz and 120?GHz, at various places in India. The data are taken from British Atmospheric Data Centre (BADC, U.K). Analysis shows that water vapour plays a dominant role for determining window frequency during the monsoon season. On the other hand, temperature dominates water vapour in shifting window frequency during the winter and summer seasons. The results obtained also show that minimum attenuation occurs at 73?GHz and maximum at 83?GHz over the chosen places in India during January to December depending on the latitudinal position. Another salient result obtained from our analyses is that water vapour is mainly responsible for lowering the window frequency from its conventionally accepted value, over certain places in India. Hence, these climatological parameters play a major role in determining window frequency over certain places of choice in India throughout the year.     

有源集成背馈式接收天线设计

为了提高接收天线系统的增益以及灵敏度,对于天线与射频前端组成的接收系统采用了一种有源集成接收天线的设计方案,从而省略了传统设计中的有源电路与微带天线之间的匹配网络.依照此方案,设计并实现了一个背馈结构的矩形微带天线与前级低噪声放大器电路的有源集成.矩形微带天线的馈电点与低噪声放大器的输入端通过金属探针相连,当天线在2.48?GHz谐振时,通过选择合适的馈电点位置,天线产生放大器设计所需的输入阻抗.有源集成背馈式接收天线工作于S波段,最终的测试结果显示了其优良的特性.     

偏置功率匹配器在微波小功率校准系统8mm频段应用

为了提高8mm微波小功率敏感器的校准准确度,利用原有的SYSTEMⅡ微波小功率标准系统,通过研制偏置功率匹配器,在8mm频段构建了新型波导小功率敏感器校准系统。本文详细叙述了偏置功率匹配器的设计及其工作原理,该系统具有操作方便、性能稳定等优点,可实现对8mm波导小功率敏感器的准确校准。     

基于光外差的光电探测器绝对频响测试技术研究

本文介绍了一种基于光外差的光电探测器绝对频响测试方法,通过对绝对频响的数学理论推导,得出光电探测器频响参数的计算公式;设计并研制了一套光外差测试系统,实现波长在1550nm对响应带宽高达67GHz的光电探测器频响测试;通过与高精度光波元件分析仪比对测试,验证了系统的准确性和可靠性,系统最大偏差不大于0.8dB,测量重复...