结构参数对微波介质滤波器电性能的影响

利用Ansoft-HFSS仿真软件对微波介质滤波器进行建模及仿真,总结了结构参数对其电性能影响的变化规律,并提取了最优的器件结构参数.采用传统的电子陶瓷生产工艺制备样品,利用此规律指导器件的后期调试工作.结果表明,中心频率f0=2 493.0 MHz,插入损耗IL=1.539 dB,3 dB带宽BW3 dB=30.2 MHz,带内波动小于0.1 dB,在f0- 125 MHz外带外抑制Ls＞45 dB;在f0 +125 MHz外Ls＞65 dB,电压驻波比VSWR＜1.2.测试结果与仿真结果吻合,验证了该规律的可行性和正确性.     

一种基于波导E-T结的新型功分器的设计方法

针对传统功分器的不足,提出了一种改进型波导E-T结功分器。通过三维电磁仿真软件CST对其进行了建模仿真,得到一个合理的设计方案,该结构具有高隔离度、低插入损耗、小体积、宽频带等优点。加工的实物经测试在12~17 GHz的频率范围内,该功分器的插入损耗＜0.12 dB,回波损耗＞18 dB,隔离度＞15 dB,具有良好的工程应用价值。     

基于肖特基二极管的670 GHz四次谐波混频器设计

常温固态太赫兹谐波混频器是太赫兹系统应用中的关键器件。介绍了一款基于肖特基二极管的670 GHz四次谐波混频器的仿真与设计。在高频结构仿真软件(HFSS)中对准垂直结构肖特基势垒变阻二极管进行三维结构建模,采用基于谐波平衡算法的整体综合仿真方法对混频器进行仿真和优化。结果表明：在功率为10 mW的167 GHz本振信号驱动下,混频器单边带变频损耗在637~697 GHz射频频率范围内小于13.8 dB,3 dB变频损耗带宽为60 GHz;最优单边带变频损耗在679 GHz为10.6 dB。     

基于DGS 结构的微带岔线型带通滤波器设计

本文介绍了一种基于缺陷地结构(DGS)的微带岔线型宽带带通滤波器的设计过程。此滤波器以四分之一波长的开路枝节型带通滤波器为原型进行设计和改进,引入了微带岔线和DGS 结构,在增加通带带宽和阻带带宽的同时,使滤波器的带外谐波抑制和带内回波损耗得到了很大的改善。采用HFSS 三维场仿真软件进行S 参数的仿真,从仿真结果可 以看出,所设计的带通滤波器中心频率为11.5GHz,其3dB 相对带宽大于50%,带内插损小于0.3dB。此外,在1-6GHz的第一阻带内,滤波器的带外抑制大于20dB,最大抑制度为52dB;在15-24GHz 的第二阻带内滤波器的带外抑制大于20dB,最大抑制度为46dB。整个滤波器尺寸仅为12mm × 16mm。     

一种新型SIR结构LTCC带通滤波器设计与制作

采用低温共烧陶瓷(LTCC)技术及SIR结构,设计制作了一种新型LTCC带通滤波器,采用ADS和HFSS软件进行三维建模和电磁场优化仿真及测试。结果表明:该滤波器中心频率为2.46 GHz左右,3 dB带宽为2.28~2.71 GHz,带外抑制≥25 dB(偏离中心频率±500 MHz),外形尺寸为3.20 mm×1.61 mm×1.03 mm。     

基于H型缺陷地结构的超宽带带通滤波器设计

微波频段的宽带滤波器一般具有通带插入损耗大,带外抑制性差等问题,为了解决这个问题,采用具有慢波效应的缺陷地结构(DGS)和缺陷微带结构(DMS),设计了一种新型微波频段的超宽带滤波器。分别利用电磁仿真软件HFSS和平面印制板技术对其进行建模仿真和实物加工。实测与仿真结果良好吻合,带内插入损耗优于1.64dB,回波损耗优于13.93dB,通带范围在2.75~8.3GHz,实现相对带宽100.45%,高低阻带均抑制在-10dB以下,且该滤波器结构紧凑,体积小。     

一种新颖的光子带隙平面螺旋天线

介绍了阿基米德螺旋天线的原理与设计方法,仿真了背腔式阿基米德螺旋天线,并与实际测试结果吻合;研究了一种新颖的光子带隙平面螺旋天线,这种天线用光子带隙代替金属反射腔作为反射面以得到单向波束,仿真与实验发现,光子带隙阿基米德螺旋天线的增益提高约有2dB,后瓣降低了10dB,在有效的工作带宽内天线的性能得到了改善.     

超宽带高抑制无反射带通滤波器的设计

为了提高无反射带通滤波器的带宽和衰减,设计一款基于集成无源器件技术的小型化、超宽带、高带外抑制的无反射带通滤波器。该滤波器由无反射低通滤波器、无反射高通滤波器和匹配电路级联而成,无反射低通、高通滤波器级联可实现超宽带,通过在匹配电路的上下频带各引入一个零点的方法,将滤波器的带外抑制峰值提高到了40 dB。通过HFSS软件在硅衬底上对其进行建模仿真,最终实现了所需的无反射带通滤波器。该滤波器的中心频率f_0为2.43 GHz,中心频率处的插入损耗为1.17 dB,BW_(-3dB)≤1.86 GHz,带外抑制≥40 dB,回波损耗在12 dB左右,整体尺寸仅为2.65 mm×1.25 mm。三维电磁场仿真结果表明,该款无反射带通滤波器的相对带宽为76.5%,衰减为40 dB。     

一种宽带3dB耦合器的设计与分析

为满足实际工程应用中对宽频器件的迫切需求,采用1/4阶梯阻抗滤波器原理和多节耦合理论对3 dB耦合器进行理论分析,介绍了一种宽带3 dB耦合器的设计,具体说明了该耦合器的结构实现形式和制作工艺,并利用相应的设计原理计算得出其理论尺寸。结合该耦合器的具体物理层实现形式,采用HFSS仿真软件对其建模仿真,按照仿真得到的尺寸进行实物加工,可获得0.8～2.5 GHz工作带宽内驻波比小于1.16、耦合度优于3.25 dB的实测结果,能较好地满足实际工程的需要。     

基于LTCC技术的均衡器设计

均衡器作为微波系统的重要组成部件,其特性直接影响系统的性能。应用ADS仿真软件,将2种常规形式的均衡器进行整合,建立了电路仿真模型并进行元件值的仿真;基于低温共烧陶瓷(LTCC)介质基板的三维布线能力模拟对应的电感和电容元件,将平面结构转化为三维立体结构,并在高频结构仿真软件(HFSS)中进行整体建模,优化设计,最后得到一款工作于950～2150MHz的均衡器。测试结果表明均衡量5 dB,回波损耗≤-20 dB,实现了小型化和高可靠性。     

5～12 GHz新型复合管宽带功率放大器设计

利用一种新型HBT复合晶体管结构设计了一款宽带功率放大器,有效抑制了HBT的大信号Kink效应。采用微波仿真软件AWR对电路结构进行了优化和仿真,结果显示,在5～12 GHz频带内,复合晶体管结构的输出阻抗值更稳定,带宽得到有效扩展,最高增益达到11 dB,带内波动<0.5 dB,在9 GHz工作频率时,其1 dB压缩点处的输出功率为26 dBm。     

一种L波段多层低群延时滤波器设计

针对目前L波段滤波器体积大、群延时高、损耗大等问题,提出了一种L波段多层低群延时滤波器。通过选取高硅基作为衬底材料,采用多层交指结构的谐振器来降低带内群延时,减小体积。利用HFSS软件对滤波器展开建模与仿真。通过调整谐振器的参数,得到最佳设计方案。仿真结果表明,该滤波器的中心频率为1.5 GHz,带内插入损耗小于1.2 dB,带内群延时波动小于500 ps,在中心频率左右0.3 GHz处的带外抑制达到50 dB,滤波器尺寸较小,为8 mm×7 mm×1.5 mm。     

低成本宽带90°巴伦的研究与设计

提出并设计了一种低成本宽带90°巴伦电路结构,电路由宽带耦合威尔金森功分器、弱耦合线和扇形阶跃阻抗谐振器级联的宽带90°移相器组成。利用电磁仿真软件HFSS对工作在中心频率为1.65GHz 的微带电路进行建模和仿真。采用PCB工艺制作了电路实物并利用矢量网络分析仪进行测试;对比得出仿真与测试结果十分吻合,该巴伦实测相对带宽大于117.0% (0.65～2.58GHz),带内各端口回波损耗好于12.6 dB,输出端口隔离度大于13.1dB,带内插入损耗小于0.5 dB,相位误差小于90°±7.6°。与现有的结构和设计相比,该巴伦不仅具有更大的工作频带和单层电路布局,而且具有容易加工、成本低的优点。     

基于SIW结构的毫米波MEMS滤波器设计

针对5G毫米波无线通信的发展需求,采用硅基单层基片集成波导(SIW)结构设计了一款毫米波滤波器。首先通过理论分析,计算得到滤波器的结构参数。然后使用电磁仿真软件HFSS 对滤波器结构进行仿真与优化,使其满足设计指标要求。设计得到了一个五阶毫米波滤波器,其通带范围24.25~27.5 GHz,相对带宽12.56%,中心频率处插入损耗小于1 dB,带内回波损耗优于-16 dB。最后,使用MEMS工艺将该滤波器加工成实物并进行性能测试,得到尺寸为9.45 mm×4.8 mm×0.4 mm 的滤波器芯片,达到小型化要求。测试结果表明,MEMS毫米波滤波器的仿真结果与测试结果基本保持一致。     

圆形IDT结构声表面波滤波器的设计与实现

采用硅基AlN薄膜作为压电衬底,利用改进的δ函数模型对变迹加权圆形IDT结构进行建模仿真,根据仿真结果设计SAW带通滤波器版图,并在实验室制作了中心频率为300 MHz,带内插损8 dB的SAW带通滤波器样品。测试结果表明,其仿真结果与试验结果一致性较好。     

一种X波段的大功率谐波吸收滤波器

设计了一种X频段基于双脊波导WRD650的大功率谐波吸收滤波器,采用双脊波导到单脊波导的渐变过渡结构,利用壁漏式结构,在脊波导宽边开孔,外接次波导谐波吸收腔;利用等效集总电路分析其设计原理,依据设计原理计算出模型初始尺寸,并在HFSS软件中建模优化。按照仿真结果加工实物,利用矢量网络分析仪对其散射参数进行测量。结果表明,该滤波器回波损耗均大于11 dB,通带插损均小于1 dB,阻带隔离均大于20 dB。     

C波段多注速调管高频系统的模拟研究

采用电磁仿真软件对C波段多注速调管的输入腔、输出腔及中间腔的高频特性进行了冷腔分析。采用CHIPIC软件对高频互作用区进行了整体建模。为得到稳定且较高的输出功率,对电子束,输入功率及输出耦合结构等参数进行研究分析。通过对结果的分析,模拟整个高频结构的工作情况,在电子束电压28 kV,总电流为14.96 A的条件下,得到了功率为225 kW的峰值功率,效率为50%。     

1.55 μm短腔垂直腔面发射激光器的优化设计

设计了一种基于InP衬底的1.55μm短腔垂直腔面发射激光器(VCSEL),先从结构上对上下反射镜进行了优化设计,然后重点对谐振腔的腔长进行了优化,采用1λ短腔结构,用Matlab软件进行了仿真,结果表明:优化后的VCSEL器件的输出功率为2.22mW,饱和松弛响应频率fR,sat为34.5GHz,最大-3dB带宽为30.5GHz,与目前此波段的最大带宽(19GHz)相比,提高了约60%。     

1.55 μm短腔垂直腔面发射激光器的优化设计

设计了一种基于InP 衬底的1.55μm 短腔垂直腔面发射激光器(VCSEL),先从结构上对上下反射镜进行了优化设计,然后重点对谐振腔的腔长进行了优化,采用1λ短腔结构,用Matlab软件进行了仿真,结果表明:优化后的VCSEL器件的输出功率为2.22mW, 饱和松弛响应频率fR,sat为34.5GHz, 最大-3dB带宽为30.5GHz, 与目前此波段的最大带宽(19GHz)相比, 提高了约60%。     

应用于5G 通信的GaAs 带通滤波器设计

随着5G 通信的飞速发展,系统对高密度、低成本、小体积提出了更高的要求。为满足需求,设计了一种应用于5G 通信的高选择性小型化带通滤波器。首先通过Designer 电路仿真软件,建立电路拓扑结构进行元件值的拟合,提取合适的元件值;基于GaAs 工艺,在三维电磁仿真软件 (HFSS) 中进行整体建模设计,并加工实现了一款应用于5G 通信的GaAs 带通滤波器。测试结果表明:该带通滤波器中心频率为3750 MHz,带宽900 MHz,插入损耗为3.0 dB,带内驻波比优于1.5, 在DC~2400 MHz, 5300 MHz~10 GHz 阻带范围内的带外抑制均优于30 dB,测试结果与仿真设计十分吻合。该滤波器尺寸仅为1.2 mm×0.9 mm×0.1 mm,相比传统工艺的滤波器,体积大大缩小, 且可以与 5G 系统芯片一体化设计。