基于负μ传输线的电偶极子和环天线设计

负μ传输线是一种通过串联电容加载来获得等效负磁导率的人工电磁材料,利用其零传播常数的性质,可以设计具有无限大波长且谐振频率与尺寸无关的谐振器,从而实现天线的小型化和宽带化.本文以基于分段线结构的负μ传输线为例,分别设计了具有宽带特性的电偶极子和环天线.测试结果表明长度为107 mm (1. 03λ_0@2. 9 GHz)的电偶极子可获得的阻抗带宽约为1. 4 GHz(2. 2～3. 6 GHz,48%),并且该天线在工作带宽内具有稳定的E面方向图.直径为52 mm(0. 5λ_0@2. 9 GHz)的环天线可获得的阻抗带宽约为1 GHz (2. 4～3. 4GHz,34%),并且环上具有均匀的电流分布,从而具有磁偶极子的辐射特性.测试和仿真结果吻合较好.     

在微波频率下测量高损耗材料的复介电系数和复磁导率

本文用一般的微波元器件构成平衡电桥干涉系统,测量含样品传输线段的散射参数S_(11)和S_(21)的模和幅角,计算出材料的复介电系数和复磁导率。该方法可用3～40GHz的波导系统和较低频率下的同轴系统来实现,适用于微波吸收材料的测量。     

MEMS射频同轴线的仿真与工艺研究

以SU-8方形柱作为支撑衬底,初步设计中心频率为38GHz空气填充的微型矩形同轴线,通过HFSS电磁仿真软件对设计的结构进行模拟仿真与优化,并结合实际加工工艺和测试条件,最终确定中心同轴的横截面为200μm×200μm,外壁内表面的横截面为500μm×500μm,对支撑衬底尺寸进行最优化模拟仿真,确定SU-8矩形支撑衬底宽度为200μm.采用SU-8紫外光刻工艺并结合铜的电镀工艺进行微型同轴线结构的加工.利用微波探针测试台对其传输性能进行测试,测试结果显示该微型同轴线在中心频率处回波损耗S11在-30dB以下,插入损耗S12参数为-0.3dB.该工艺方法加工的同轴传输线具有带宽大、介质损耗小、辐射损耗小和抗干扰强等优点,可用于高性能射频和微波电路.另外,它的制作工艺可与其他射频和微波器件及集成电路工艺兼容,便于与射频和微波电路集成.     

微带线在快速脉冲防护器件性能测试中的应用

分析了电磁脉冲防护器件性能测试中的关键技术问题,给出了脉冲信号不失真传输的处理方法;基于微带传输线设计,研制了适合快速电磁脉冲防护器件性能测试的专用夹具,利用矢量网络分析仪评价了该测试夹具的传输特性.实验结果表明:在快速脉冲防护器件性能测试中采用微带线进行快速脉冲传输,有效地解决了强电磁脉冲场产生的辐射场及高频反射对测...     

一种测量亚ns级脉冲高电压的电容分压器

设计了一种分压比为1248,频率响应达1GHz以上的电容分压器．该分压器的高压臂和低压臂均采用同轴集中式电容结构,高压臂与低压臂之间无需电缆连线,结构简单,性能稳定,尤其适合应用于具有传输线结构的装置．     

ECL电路应用设计中传输线控制

现代ECL数字电路信号速率可以高达GHz频率并且上升时间在ps级,在这样的信号速率下,PCB传输线效应成了电路正常工作的制约因素.本篇介绍了ECL集成电路应用设计中传输线的基本操作.     

漏/阻双模高性能D波段无源混频器

介绍一种基于70nm砷化镓变晶性高电子迁移率晶体管(mHEMT)工艺的漏/阻双模、高性能D波段无源混频器.该单片集成基波混频器采用共面波导(CPW)实现.为了保证电路高频设计的准确性,对共面波导进行电磁场仿真建模.采用谐波平衡法对漏极、阻性2种状态的端口大信号阻抗进行仿真分析,设计出射频(RF)和本振(LO)信号共用的匹配网络.测试结果表明:在漏极状态下,当射频频率从110GHz变化到150GHz、中频频率固定为1GHz、本振信号功率设置为3dBm时,转换增益位于-4.4~-11.6dB;在阻性状态下,当射频频率从110GHz变化到150GHz、中频频率固定为1GHz、本振信号功率设置为0dBm时,转换增益位于-8.0~-18.6dB.包含焊盘在内,芯片面积为0.86mm×0.43mm.     

新型SCRLH传输线结构在滤波器设计中的应用

提出了一种新型的简化混合右左手(SCRLH)传输线(TL)结构,并根据周期性理论对该结构的色散和阻抗特性进行了分析,结果表明: 该结构在通带内衰减常数为零,并且带内特性阻抗的分布平滑; 带外特性阻抗为纯虚数,电磁波传播被抑制．给出了利用该SCRLH TL结构综合带通滤波器的方法,并基于该综合方法设计了中心频率为6.85GHz、相对带宽约为110％的超宽带带通滤波器,理论分析、全波仿真和实物测量结果吻合良好．     

微波多层电路过孔特性测量方法研究与实现

使用矢量网络分析仪测量过孔结构存在测量仪器和被测件连接不匹配、测量结果需要嵌入等困难,通过对过孔结构特性进行研究,提出了实现过孔特性测量相关的被测件、测试夹具、连接结构、边界条件实现、校准件的设计和去嵌入方法,并对完全电边界条件下的过孔结构进行了加工测量,测量频段从10 MHz~20 GHz,从测量结果的对比可以看出测量连接和夹具的影响已被去除,获得了更准确地反映过孔特性的测量结果。     

波峰型低损耗负群时延微波电路研究

本文提出了一种波峰形状的低损耗微波负群时延微带电路,该电路主要由四条相同的微带传输线,两条相同的耦合微带线以及T形连接器组成.依据等效电路拓扑结构,基于微波电路理论推导出电路的S参数模型以及负群时延公式.利用ADS仿真软件对电路结构进行优化,并进行了实物的加工与测试.测试结果表明:在中心频率1.017 GHz时,电路的最大群时延为-2.46 ns,插入损耗为-2.1 dB以及反射损耗为-13 dB.实测结果与仿真结果以及理论模型结果具有很好的一致性.     

基于矩形贴片天线的应变测量技术

为了研究基于矩形贴片天线的应变测量技术,根据传输线模型,分析了矩形贴片天线与应变间的作用机理,明确了天线辐射单元尺寸受应变影响,可导致贴片天线中心频率发生偏移,且获得了频率偏移量与应变间的线性关系理论表达式.设计3种不同中心频率的矩形贴片天线,利用高频结构模拟器(high frequency structure simulator,HFSS)电磁仿真软件和拉伸应变检测系统,对不同应变状态下,贴片天线中心频率随应变的变化趋势进行了仿真与实验测试.仿真和实验结果表明:贴片天线的中心频率的偏移量与应变之间线性关系明显,且贴片天线的中心频率越高,应变灵敏度越大.利用矩形贴片天线作为应变传感器,可满足结构应变测量要求,为结构健康无线监测研究奠定了基础.     

新型SG-CRLH传输线结构的应用

为了扩展复合左右手传输线在双频微波器件中的应用,提出一种新型的简化复合左右手传输线结构．这种新型传输线与广义复合左右手传输线相比,在保留双频带通滤波功能的基础上,简化了电路模型、实际结构与设计步骤．利用这种新型传输线与单负媒质互补开口谐振环的周期结构设计了一个超宽带双频带通滤波器(2.2～4.0GHz, 4.8～9.3GHz)．两个通带的相对带宽分别达到58%和63.8%．     

超宽带TEM喇叭天线的研究与设计

超宽带天线技术具有广泛的应用前景,TEM喇叭天线是一种典型的超宽带天线.应用辐射方程,分析了带地板的TEM喇叭天线,对超宽带TEM喇叭天线阻抗和辐射特性问题进行了研究.该TEM喇叭天线由1个三角形金属板和1个地板组成,采用同轴线形式馈电.基于传输线模型,对TEM喇叭天线进行了建模仿真,并进行实验研究,结果表明,在1GHz~18GHz频带内,反射系数控制在-10dB以下,增益在8dB以上,并且在2GHz~14GHz频率范围内,增益均在12dB以上.测试结果表明,该天线具有良好的阻抗特性、定向性和群延迟特性,对脉冲辐射通信系统和超宽带雷达的研究具有很好的理论与实用价值.     

105 GHz折叠波导EIO的研究和初步实验

采用折叠波导作为扩展互作用振荡器(EIO)的慢波谐振系统,对105 GHz EIO进行了系统的研究,包括慢波系统的色散特性和阻抗、起振电流随周期数的变化。设计了输出窗和电子枪结构,进行了PIC注波互作用模拟,EIO的模拟输出功率约26~50 W,频率约105.26~105.31 GHz。探讨了慢波系统的加工方式,加工了慢波系统、输出窗和电子枪结构,完成了初步试验,进行了相应的冷测和热测,测试了慢波系统的谐振特性、输出窗的传输特性以及电子枪发射性能和流通性。     

宽频比双频耦合线Wilkinson功分器的设计方法

为了实现Wilkinson功分器的宽频比双频工作特性,并简化功分器的总体结构,提出了采用耦合线和隔离枝节相结合的设计方法.和隔离电阻直接与端口连接的功分器形式相比,由隔离枝节构成的功分器结构减小了传输线间的寄生影响.设计并加工了工作在1.0 GHz和2.5 GHz频段的双频Wilkinson功分器,实验与仿真结果吻合,设计的功分器性能良好.     

Ka波段绕射辐射振荡器的辐射功率测量

给出了Ka波段相对论绕射辐射振荡器(RDG)的辐射功率测量方法和实验结果。器件采用带反射器两段式过模慢波结构,由于器件的过模结构特点,实验选择用空间积分方法测试辐射功率。在准确标定测量系统的基础上进行了热测实验,得到了辐射模式图和辐射总功率。测试结果表明:微波辐射功率超过300 MW,信号脉宽大于10 ns,辐射频率介于34~38 GHz之间,辐射模式为TM0n模。     

金属衬底吸波材料的电磁参数和反射率同步测量

从单端口网络的菲涅尔反射定律出发,提出了通过从矢量网络分析仪和同轴波导提取散射参数,对有金属衬底雷达吸波材料(RAM)的电磁参数和反射率进行同步测试的方法和原理。研究结果表明:该方法可以实现0.1~18GHz范围有金属衬底RAM电磁参数和反射率的同步测量,具有测量简便准确、测试结果与理论计算有较高的一致性的优点,能够减少RAM优化设计研究中的不确定因素,提高研究效率。     

一种具有谐波抑制特性的窄带带通滤波器设计

提出一种小型化带通滤波器结构及其设计方法.该滤波器具有良好的窄带滤波特性和高次谐波抑制功能,其高次谐波抑制特性由谐振加载耦合微带线结构所产生的多个传输零点来实现,其中心工作频率和带宽则由短路短截线特性决定.基于传输线模型和奇偶模分析推导的解析设计公式使得该滤波器的设计变得简单而快捷.采用这种方法研制了一个中心频率为2.4GHz的窄带带通滤波器,其3dB带宽为300MHz,通带最小插损为0.4dB;在二次、三次谐波频率上具有35dB的衰减,而四次谐波的衰减也超过20dB.     

三角形与矩形贴片左手材料单元的设计

针对左手材料存在的谐振频率4.5GHz、带宽宽、低损耗的问题,本文设计了一种由三角形贴片与矩形贴片组合构成的新型单元结构左手材料。该结构将电谐振器和磁谐振器都集成在介质基板的一侧,在二维空间中实现了等效负导磁率和等效负介电常数,并通过高频结构模拟器(high frequency structure simulator,HFSS)完成设计,同时采用Matlab软件与NRW算法进行计算。研究结果表明,该结构在3.2~4.2GHz范围内具有双重负面特性,在谐振频率为4.5GHz左右时,谐振频率低,可以达到2GHz绝对带宽。该研究具有一定的实际应用价值。     

220GHz分谐波混频器研究

频率在0.1～10THz范围内的太赫兹电磁波,因其所具有的特殊性质近年来受到了广泛的关注.该文介绍了一种太赫兹频段内220 GHz基于肖特基势垒二极管的分谐波混频器设计.利用CAD技术对反向并联二极管对的阻抗频率特性进行分祈,并在该基础上通过HFSS和ADS软件的联合仿真,对混频器性能进行优化.最后,对该混频器进行加工和测试,结果表明,在210～230 GHz频带范围内,变频损耗小于10dB.