低噪声放大器的现状及发展趋势

灵敏度是评价一个新系统的关键指标之一。近年来,由于各种通信频段低噪声前置放大器的发展,使微波或毫米波接收机的灵敏度有了极大提高,接收机性能大为改善。目前,砷化镓半导体研究在低噪声技术方面有所突破。研制工作包括负阻参量放大器用的变容管、作低噪声放大器泵源用的固态 Gunn 振荡器以及低噪声场效应晶体管。     

八毫米波段体效应管振荡源噪声特性测试方法的研究

本文介绍了测量微波振荡源近载频的频谱特性的各种方法。从频域方面着重叙述了微波振荡源的调频噪声、调幅噪声、谱线宽度的测量原理,测量方法,测量结果和各种注意事项。在时域方面介绍了微波振荡源的频率短期稳定度、长期稳定度、开机特性和温度特性等测量的原理和测量结果。得出的频域和时域的结果基本吻合。同时指出测调频噪声是评价微波振荡源的频谱特性最有效的手段。首次开展了八毫米波段国产体效应管振荡源的频谱特性和噪声参数的测试工作。     

空间光通信系统比特差错率的计算及影响因素分析

文章以雪崩光电二极管(APD)作为光电探测器,针对两种常用的数据编码方式,在不同的传输带宽、背景光功率和探测器负载条件下,对空间光通信系统的比特差错率(BER)进行了计算,得到了BER和接收光功率之间的关系曲线。计算结果表明,传输带宽、背景光功率和探测器负载等参数均对BER有明显影响。传输带宽或背景光功率越大,BER越大;探测器负载电阻越小,BER越大。     

用同步振荡器进行同步和跟踪

同步振荡器是一种相干同步和跟踪网络。其中有一外加信号迫使振荡器同步在一个有固定相位差的频率上,该相位差决定于振荡器固有频率和外部频率间的初始频差。同步振荡器可用于跟踪、滤波和分频,并以简单的方法改善输入信号的信噪比。从Vanderpol发表的原著以来的文献中,大多数分析都以强迫振荡器原理为基础。在此情况下,一旦加上外部信号,振荡器就停振。但是,在同步振荡器中,加上外部信号后,它能继续维持振荡。(同步振荡器有很高的选择性(接近于晶体滤波器的选择性,>60dB/倍频程),并在其跟踪带宽内具有线性相位。与+5dB锁相环相比较,同步振荡器还能被信噪比低达-10dB的输入信号同步。同步振荡器构成了一种用其它方法不能实现的新型网络(至少在同样简单,同样质量的情况下是如此。)它也是一种新型的Van der Pol振荡器。它是一种非线性振荡网络,用于线性信号处理如滤波、同步、跟踪和改善信噪比。即使输入信噪比降低,同步振荡器也具有保持恒定输出信噪比的自适应特性。     

太阳风速度及日球电流片对CME渡越时间的影响

基于1996-2005年88个引起重大地磁暴的CME(日冕物质抛射)事件、1996-2000年的47个CME事件以及1997-2002年的29个全晕状CME事件,结合ACE卫星在1AU处的太阳风和行星际磁场观测资料以及Wilcox Solar Observatory(WSO)天文台的太阳光球层磁图,分析了背景太阳风速度和日球电流片对CME到达1AU处渡越时间预报误差的影响.结果表明,背景太阳风速度与CME渡越时间误差并没有明显的相关性,在考虑了磁云通量管轴相对黄道面夹角的影响后相关性依然不明显.然而日球电流片对CME渡越时间却有明显的影响,对于初速度较小的异侧CME事件,其渡越时间大于同侧事件;而对于具有较大初速度的CME事件,异侧事件的渡越时间明显小于同侧事件.研究结果表明,CME与太阳风以及日球电流片的相互作用并不是简单的对流相互作用,造成高速CME异侧事件快于同侧事件到达地球的因素非常复杂,有待深入研究.      

用于卫星测控地球站的微波集成上变频器

本文所介绍的是为卫星测控地球站设计和研制的微波集成上变频器。它是按全激励大信号进行设计的变容管上变频器,且采用了微带的带阻带通组合滤波技术,实现了全集成化。其体积为48×183×24mm,重量0.6kg。主要性能为:具有三通道的、等幅的、同相的、变频的功率输出,频稳度为2.5×10~(-8)、效率为32%和对泵频信号有大于25dB的抑制能力。     

Pierce振荡电路调谐特性分析及在飞行器频综加速度效应补偿中的应用

飞行器频综是整个飞行器中重要的组成部分,其性能的好坏直接决定系统的好坏。然而频综中的晶体振荡器对加速度具有敏感性,在受到振动、冲击等作用力的时候会导致其频率抖动和相位噪声恶化。为此,对基于变容二极管的pierce振荡电路的调谐特性进行了分析和仿真,并构建了测试平台,得到调谐系统的脉冲响应。实验结果表明,将基于变容二极管的电压调谐应用到实际补偿电路中,在100Hz以下的振动频率中,取得了较好的补偿效果。     

采用硅雪崩器件的1000V、300PS脉冲产生电路

把一个马氏(Marx)成形的雪崩晶体管串联电路和一个脉冲上升时间锐化二极管串连,将会在50Ω负载上产生一个幅度大于1000V、上升时间小于300ps 的脉冲。这个电路的触发延迟时间大约是7～10ns,晃动小于100ps。这个电路已被用于产生高至5 KHz 重复频率的脉冲。引言快速上升时间(纳秒)高压(千伏级)电脉冲在仪器快速瞬态测量中有很多用途。典型     

提高边缘振荡器的频率稳定性

核磁共振测场仪的关键部分是射频振荡器,射频振荡器的工作状态决定了吸收信号的形状、大小,也决定了振荡幅度和频率。其频率范围又决定了仪器测量范围。振荡幅度取决于正反馈的强弱。由于核磁共振信号比较小,为了提高灵敏度,防止出现共振饱和现象,振荡器工作在临界状态,所以这种振荡器也称为边缘振荡器。典型电路如图所示。     

预定三次渡越信号的双相单向换能器的设计

在宽带宽低损耗声表面波滤波器(SAW-F)的设计中,换能器声端反射是个重要问题。它决定了三次渡越信号,因而决定了不希望有的通带波动,通带波动限制了可达到的最大带宽和最小插入损耗。本文就双相单向换能器(TPUDT)移相,匹配电路和电极排列,系统地讨论了双相单向换能器的声反射,另外还讨论了插入损耗,带宽和三次渡越信号间的折衷。     

C波段统一载波的微波集成下变频器

本文所介绍的是专为卫星工程地面站研制的C波段统一载波的微波集成下变频器。它具有三通道特性,每通道具有净增益20分贝,噪声系数小于8分贝,前中输出干扰电平小于12微伏。和与差信道问随机均方根相位差值小于0.3度;三通道间隔离度大于60分贝;一致性小于±0.5分贝。通过正确选择一本振频率,可以对27个信号进行跟踪和遥测。     

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。     

CPT铯原子钟微波信号源设计与分析

CPT原子钟由于其体积小、功耗低等优点广泛应用于通信、导航及数据传输等领域。本文采用数字锁相倍频的方法,根据CPT铯原子钟对微波信号的需求设计了一种中心频率为4 596MHz的信号源,并对其输出信号的相位噪声进行了分析。经测试,信号源电路尺寸为30mm×50mm,功耗小于200mW,输出微波功率范围为（-20~-5）dBm,输出信号噪声与理论分析相符,杂散抑制满足设计要求,调制信号频率为500Hz,可用于CPT铯原子钟。     

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。     

(0.1～1.8)GHz SiGe HBT超宽带低噪声放大电路设计

本文选用SiGe材料低噪声放大芯片,设计了一款(0.1~1.8)GHz小型低功耗超宽带低噪声放大器（LNA）。该LNA采用两级放大结构,负反馈方式实现宽带匹配,级间和输出端匹配采用小阻值电阻提高电路稳定性,电路尺寸为35mm×15mm。测试结果表明：工作频率为(0.1~1.8)GHz,在室温条件下,增益为30dB,噪声系数<0.82dB,增益平坦度<0.5dB,输入输出回波损耗<-10dB,直流功耗为41.8mW;在-40℃低温条件下,增益为32dB,增益平坦度、输入输出回波损耗、直流功耗与室温下一致,噪声系数<0.69dB。设计过程与测试结果验证了本文中使用室温SiGe放大管的S参数计算-40℃温度下该芯片S参数方法的可行性。     

C 波段全场效应晶体管化宽带微波接收机

介绍一个全场效应晶体管化 C 波段卫星转发器用微波接收机的方案,并给出微波通道部分的实验结果,其中采用元器件均以国内1986年生产,现空间仍在用的高可靠性器件为设计依据和实验样管。实验结果与法国汤姆逊公司1986年为我国研制生产的 C 波段接收机(以下简称法国接收机)相比,电气指标均能达到该公司产品水平,同时具有结构简单、体积小、低功耗等优点。该方案同样适于 Ku波段应用。     

测控装备机内测试设备计量校准技术研究

研究测控装备机内测试设备计量校准方法，获取机内测试设备技术状态的准确信息，是确保测控装备量值准确可靠的基础。以系统理论为指导，研究测控装备机内测试设备的工作运行机理和计量校准方法，选取某型测控装备，分析其技术要求、确定校准点、校准接口和校准设备，明确计量校准项目和参数，对提出的测控装备机内测试设备计量校准方法进行实验验证，为今后开展机内测试设备计量校准提供了方法和依据。     

基于衬底偏置的超低耗电流复用混频器

基于SMIC 0. 18μm 1P6M CMOS工艺,设计实现了一种工作在0.6V超低电源电压下的混频器.该混频器跨导级采用自偏置的互补跨导结构,并与开关级构成折叠结构,大大降低了电源电压;电路中所有的MOS管衬底均加有固定偏置电压,减小了MOS管的阈值电压,实现了超低电压超低功耗的设计;并采用电流复用技术,改善了电路的噪声性能,并提高了其转换增益和线性度.该混频器核心电路尺寸为460μm×400μm,当射频信号、本振信号和中频信号分别为1575MHz,1400MHz和175MHz时,仿真表明,该混频器转换增益(G_c)为6.1dB,双边带噪声系数为14dB,输入1dB压缩点为-16.67dBm,在0.6V的电源电压条件下,功耗仅为0.76mW,可用于航空航天领域的电子系统中.     

低相位噪声10次倍频器研究

研制了低相位噪声10次倍频器。采用了5、2次倍频级联方法,使倍频器在100MHz/0dBm信号输入下,输出1GHz/10dBm信号,杂散小于<-55dB。介绍了倍频器的设计思路、调试方法和测试结果等。     

一种新型路径共享真时延波束合成架构的设计

为满足宽带天线通信系统多输入多输出的要求,提出了一种新型路径共享真时延波束合成架构。通过真时延单元提供的一定延时差弥补信号到达天线的时间差,合成多路信号来提高输出能力。相比于传统的波束合成架构,该架构通过真时延单元共享,节省芯片面积。该架构具有中心对称性与可扩展性,可支持2M个输入和2K个输出。基于HHNEC 0.18 μm CMOS工艺设计四入四出波束合成器单元,对提出的架构加以验证。仿真结果表明,工作频带为0.5~1.5 GHz,延时分辨率为80 ps、最大延时为720 ps。在天线间距为10.5 cm的情况下,能够提供±43°和±13°四个扫描角度。输入输出回波损耗≤-10 dB,带内整体增益为约26 dB,增益平坦度≤3 dB。版图面积（包括I/O焊盘和ESD）为3.69 mm×3.62 mm。