一种W波段波导衰减器的设计与验证

针对太赫兹频段卫星通信系统对信号传输及控制的需求,设计了一种工作于75 GHz～ 110 GHz毫米波频段的大功率高精度波导可调衰减器.文章采用了吸收式衰减的方案,设计了一种插入式衰减的波导衰减器的衰减结构.首先确定波导可调衰减器结构要求;其次运用HFSS软件对衰减器射频指标进行设计仿真,并对衰减片方阻、厚度、外形结构等进行参数分析;最后通过制造出波导可调衰减器实物并进行测试,验证了设计方法及设计结果准确.结果 表明:波导可调衰减器的驻波比与衰减片外形有关,衰减平坦度与衰减片方阻值相关.在75 GHz～110 GHz频段,衰减器的电压驻波比小于1.2,插入损耗小于1.0 dB,衰减量调节范围为0 dB～ 30 dB,耐功率为500 mW,实现了低驻波比、小插损、大衰减范围、高精度的技术要求.     

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。     

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。     

毫米波段多层介质型频率选择表面设计与仿真

针对准光学馈电网络系统对高性能频率分离器件的需求,研究了一种工作于毫米波段的多层金属微结构介质型频率选择表面(FSS),可透射183GHz频段反射118GHz频段电磁波。设计了一种基于多层金属结构的介质型太赫兹FSS,由在多层Mylar膜(介电常数3.0,损耗正切值0.001)间镶嵌多层基本单元为方孔结构的金属铜,中心频率位于183GHz附近,对频率175~191GHz的电磁波表现为透射性,对112~124GHz的电磁波表现为反射性。用CST MWS软件仿真分析了介质层(Mylar胶)厚度和金属层数对频率选择表面传输性能的影响,并对结构参数进行优化。结果表明:当介质层厚度100μm,金属铜8层,周期306μm,线宽20μm,金属厚度20μm时,频率选择表面在相应频段内的插入损耗与反射损耗均小于0.3dB,同时118GHz处隔离度大于22dB,各项传输性能完全满足设计指标要求。     

一种射频同轴矩阵开关的设计

针对在微波测试仪器和系统中信号路由选择、传输环路备份的灵活性和可靠性的需求,设计了一种具有1×5、2×4、3×3三种工作模式的射频同轴矩阵开关.首先,确定了矩阵开关的整体结构,并设计了一种平衡旋转式的电磁驱动系统;然后,在确定了同轴射频组件的微波传输频率和介质撑的材料后,通过理论计算和仿真优化得到了其最终尺寸;最后,为了避免矩阵开关本身结构特性所造成的指标恶化,通过减小搭接处的传输簧片宽度和对搭接处的射频连接器内导体进行台阶变换,抵消了其产生的电容效应,从而补偿了同轴组件到边缘线型传输线过渡段的不连续性.对设计进行仿真验证的结果表明:矩阵开关的性能指标满足要求.对设计出的产品进行实测,在DC～20 GHz的频段,开关的电压驻波比小于1.2,插入损耗小于0.5 dB,隔离度大于90 dB,满足设计要求.结果 表明:矩阵开关具有比普通微波开关更加灵活的传输切换方式.矩阵开关在保证传输切换灵活性的前提下避免了因此而产生的指标恶化,因此具有一定的经济效益.     

一种新型微带宽频带180°调制器

该文在ε_r=9.6的微波复合介质材料上设计和研制了一种工艺上易于实现的新型宽频带180°调制器。实验表明:在3.65—4.35GHz 频率范围内,其驻波比小于1.46,插入损耗小于1.1dB,幅度不平衡小于±0.30dB,相位不平衡小于±3.2°。     

Ku波段低噪声放大器的设计

设计一款Ku波段低噪声放大器,放大器采用两级PHEMT晶体管(VMMK1225)级联结构,单电源供电模式。应用微波仿真软件ADS对匹配电路进行优化设计,在11.7GHz～12.5GHz的工作频段内放大器噪声系数小于0.23 dB,带内增益大于31dB,输入、输出驻波比小于1.6。仿真结果表明,设计完全满足性能指标要求。     

一种太赫兹可重构超表面设计方法

太赫兹是第六代无线通信系统的核心技术之一,而可重构超表面技术作为太赫兹感通一体的难点问题,对其进行研究具有重大的意义和价值。本文提出了一种基于肖特基二极管的1 bit相位可重构超表面,通过控制肖特基二极管的偏置电压可以控制超表面单元在‘0’和‘1’两种工作状态间切换,可重构超表面单元在203GHz～230GHz的频段内实现了在‘0’,‘1’两种状态下反射幅度均大于-1dB,反射相位有180°±20°的变化,基于对单元进行组阵仿真试验,通过合理的设计阵面上单元的工作状态,可以实现波束扫描功能。本文所提出的方法为太赫兹可重构超表面的研究提供了一种新思路,在未来6G太赫兹通信等领域有重要的应用价值。     

一种U波段机电波导开关的设计

为了满足5G通信系统和保密通信的发展要求，设计了一款工作于U波段的C型机电波导开关。通过加载正交扼流槽的方法，对U波段波导开关进行了设计及优化。通过对U波段波导开关电压驻波比、插入损耗、隔离度的设计，和对功率传输容量的分析，并运用HFSS软件对波导开关扼流槽的仿真分析，实现了U波段波导开关低电压驻波比、小插入损耗和高隔离的指标要求，满足了实际使用功率大于500W的条件。通过制造出U波段波导开关实物并进行测试，验证了本文设计方法及设计结果准确，结果表明，在U波段的频率范围内，波导开关的电压驻波比小于1.08，插入损耗小于0.3dB，隔离度大于80dB，低气压峰值功率容量大于3kW，完全满足设计要求。本文研究结果对设计其他频段波导开关具有一定的参考意义，填补了国内U波段波导开关的研究空白，为5G通信和保密通信提供了可靠的波导信号转换方案。     

一种宽带高增益全向天线的设计

提出一种宽频带、高增益全向天线的实现方法,分析其工作原理,给出设计参数和实测结果。天线在3GHz～18GHz频带内,电压驻波比小于2,实测增益在0dBi～11dBi范围内波动,最大实测增益为10.52dBi,平均增益4.88dBi,不圆度小于±4dB。测试结果显示,天线具有良好的电特性,可以广泛应用于通信和环境监测领域。     

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。     

紧凑式正交极化收发双工器

介绍了一种紧凑式正交极化收发双功器的设计方法,给出了一个横向尺寸仅为90mm的3.7～4.2/5.925～6.425GHz双功器的设计实例,其损耗小于0.115dB,收发隔离优于60dB,驻波比小于1.23。     

一种X频段双圆极化器的设计

介绍了一种X频段双圆极化器的设计。设计实例采用方波导和圆波导两种形式,具有结构紧凑、功率容量大、极化轴比小、频带宽和适于星载使用等特点。仿真结果表明：设计出的双圆极化器,隔离度大于29dB,电压驻波比小于1.2,轴比小于0.5dB。该极化器的设计方法可应用于星载X频段双圆极化数传天线的设计。     

一种结构紧凑的正交模耦合器

介绍了一种纵向长度100mm、工作于4/6GHz的波导型正交模耦合器。利用Ansoft公司的Eminence软件仿真计算结果表明,在3.7GHz～4.2GHz、5.925～6.425GHz频段范围内,驻波小于1.2,两通道隔离度大干50dB。     

硅基太赫兹频率选择表面制作工艺技术研究

在国家高分对地观测系统发展规划中,研究使用太赫兹冰云天底探测仪检测大气中的冰云特征以增加天气监测的精度,该探测仪中使用的关键部件是5块太赫兹频率选择表面,分别将243 GHz(V)、325 GHz(V)、448 GHz(V)、664 GHz(V)和664 GHz(H)5种不同类型的信号选择出来送入接收机中.其中难度最高的一块为664 GHz(H),该频率选择表面使用3层硅结构,最小厚度为50μm,同时需要在不到2 inches的范围中刻蚀出20000多个周期性结构.研究了在50μm厚的超薄硅晶圆上均匀刻蚀周期性结构,以及使用低温完成超薄硅晶圆键合的相关内容,通过改进晶圆粘接方法和设计键合工装,达到尺寸公差±2μm,在664 GHz频率下测试插入损耗2 dB.     

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°。     

毫米波G波段的反射式准光环行器

为建立毫米波测试系统以及解决高频段的测试问题,研究了毫米波G波段(140-220GHz)的准光环行器。采用的反射式设计能够方便地调整偏置磁场,从而降低铁氧体厚度等参数的要求,由此合理优化器件的多层介质模型。实验中搭建了准光学的测试平台,建立准光学的测试方法,并研究了该频段的介质特性。频段170-195GHz上的测量结果显示,G波段的反射式环行器在8%的相对带宽上,隔离度大于20dB,插入损耗小于3.6dB。研究表明,反射式环行器放宽了设计参数的允许偏差,适合在高频段系统中应用。     

C波段高增益平板微带天线的设计

文章以微带天线的基本电磁场理论为依据,对微带天线的结构进行了深入的研究。通过建模仿真,设计频带为4.5GHz～5.0GHz的天线,要求在该频段天线的驻波比VSWR〈1.6,平均增益为28～29.5dB。在设计中采用微带U_Slot矩形贴片作为单元,引入π结构,采用近邻耦合方式进行馈电,组成天线阵列来实现。设计结果通过实验室提供的天线测量设备进行测试,软件仿真结果与实际测量结果有较好的一致性。     

星载Ku频段混频器研制

叙述了一种可用于星载微波接收机的14/12GHz谐波混频器的原理、设计、仿真及实验结果。该混频器主要由Lange耦合器、输入、输出滤波器以及匹配网络等部分组成。在14.00～14.25GHz的频率范围内变频增益为-16.52dB,带内平坦度优于1dB,驻波比小于2。     

一种星载Ka频段宽带线性化器设计

为了改善星载功率放大器的线性度,文章设计了一种新型宽带Ka频段线性化器。该设计基于模拟预失真线性化技术,通过改变线性化器的二极管偏置电压,实现非线性形状可调,以匹配不同行波管的非线性特性,并在文章最后给出了实物测试结果。该设计在26GHz±0.5GHz频率范围内具有良好的一致性,带内波动小于0.8dB,增益扩张大于4dB,相位扩张大于40°,对行波管非线性特性改善明显,饱和区三阶载交比提高3dB以上,可有效提高使用效率并降低通道误码率。