紧凑型毫米波功率合成/ 分配器研究*

介绍了两种在传统波导魔T上改进的具有共面臂的波导魔T功率合成/分配器和一种采用电阻膜片 提高端口匹配隔离度的基于模式转换器的径向功率合成/ 分配器,并给出了这些功率合成/ 分配器的特性仿真和测 试结果。这些功率合成/ 分配器均适用于毫米波频段,具有高隔离度、小型化、易加工等特点。     

一种新型E面集成波导魔T的设计

毫米波功率放大器是毫米波电子对抗系统的关键部件之一,宽带低损耗的波导合成器是实现毫米波大功率合成放大器的关键。根据设计目标,分析比较了四端口波导合成器和无耗三端口波导合成器的优缺点,提出了新型E面集成波导魔T的设计方案,用高频结构仿真软件(HFSS)对该功率合成器进行了建模和设计仿真,给出了工作频率为27.5～32 GHz的设计实例,并对测试指标和仿真曲线进行了对比分析。结果表明设计的E面集成波导魔T具有良好的工程实用价值。     

S波段4kW超大功率连续波发射机

利用通道功率合成技术原理,采用魔T这一大功率器件,可以在射频通道上合成更高功率。文章给出一种两级合成的四管发射机组成方案,并利用三个魔T,对四只S波段放大器进行两级功率合成,成功获得4～5kW的连续波超大功率。由于采用了精密的幅相均衡技术,发射机的两级合成效率极高,在全频段内均达到77％以上。     

8mm波导魔T的仿真分析

介绍了一种8 mm波导魔T的设计,采用仅在魔T接头处加入匹配元件,设计出了一种结构简单的魔T结构形式,并使用三维仿真软件对其进行仿真计算。仿真结果表明:在32.5~37.5 GHz范围内实现了功率等分,端口间的隔离度优于-30 dB,回波损耗小于-20 dB,等分臂功率差值小于0.1 dB,工作带宽大于14%。     

一种Ku频段基于魔T的8合1合路器的设计

针对大功率合成,对魔T特性、谐振腔微扰和匹配方法进行了理论分析,设计了单个魔T的模型,并基于此模型对8合1合路器进行了设计,使用HFSS软件进行了仿真。仿真结果表明,该8合1合路器具有良好的端口驻波特性和传输系数,用于Ku频段大功率放大器,可有效改善功放合成效率。     

基于共面臂波导魔T的Ka频段功率合成放大器

无线通信技术高速发展,为实现高速数据传输,需要提高频谱带宽,因此,毫米波技术成为新一代无线通信的关键技术之一。同时,毫米波技术在成像、深空通信、电子对抗等方面都有着广泛的应用。然而,单个固态毫米波放大器的输出功率往往无法满足需求,功率合成技术成为实现高功率输出的必然方法。传统的毫米波功率合成放大器往往体积过大或带宽较窄, 文中提出了一种基于共面臂波导魔T的毫米波功率合成放大器,该放大器基于共面臂波导魔T、波导-微带双探针耦合结构和HMC906 功率放大器芯片,在Ka频段具有宽带、高合成效率和结构紧凑的特点。在27.5~32.5GHz范围内,功率合成放大器饱和输出功率大于8W,合成效率高于85%。与传统的基于分支耦合线的功率放大器相比,体积减小了40%以上。     

8mm波导魔T的仿真分析

介绍一种8mm波导魔T的设计,使用三维仿真软件对其进行仿真计算,在32～37GHz范围内实现了功率等分,端口间的隔离度优于30 dB,驻波系数小于1.2,等分臂功率差值小于0.06 dB.     

用于卫星通信基于波导魔T的高功率高效率空间行波管功率合成

空间行波管以其高功率、高效率等优势广泛应用于卫星通信,本文对两支X波段空间行波管进行功率合成设计及验证,设计一款低插损、幅相均衡、高隔离度的波导魔T功率合成器。通过前端引入移相器和衰减器,两只X波段45W空间行波管在0.7GHz内,输出功率大于85W合成效率大于90%。该合成器可以作为二进制功率合成单元用于更多支空间行波管大功率合成。     

一种Ka频段功率合成放大器的设计

为了满足系统对发射机小型化的需求,设计了一种Ka频段功率合成放大器,采用波导空间功率合成结合电路功率合成的方式,有效地提高了功率合成放大器的功率密度。吸收传统威尔金森电桥的优点,设计了一种低损耗毫米波微带集成3 d B电桥,其成本低,加工容易,在26~32 GHz插入损耗小于0.3 d B。提出了一种新型的魔T功率合成结构,既保持了较好的3 d B功率分配又提高了两输出支路的隔离度。以此2种3 d B电桥为基础的Ka频段功率合成网络,可提高功率合成放大器工作的稳定性。     

一种新型Ka频段功率合成放大器的设计

为了提高Ka频段功率放大器的输出功率,设计了一种新型的毫米波波导内空间功率合成放大器.采用魔T功率合成器和波导-微带双探针转换实现的波导内空间功率分配/合成网络,在毫米波频段实现了宽带、低损耗、幅相对称的四路功率合成放大器.该毫米波功率合成放大器的合成效率,在25~29 GHz高于82%,在25~28 GHz高于86%.     

宽带脊波导魔T的设计

介绍了一种宽带脊波导魔T,该模型通过两根金属棒将魔T的H臂的上脊与E臂的双脊相连,采用阻抗变换的思想,通过切比雪夫阶梯阻抗枝节变换实现高低阻抗之间的过渡,并在ET接头和HT接头的交界处添加金属匹配块来改进接头的过渡匹配。文中分析了宽带脊波导魔T的设计原理,采用WRD650 脊波导设计,利用全三维仿真软件进行了仿真验证,在10 GHz ~18 GHz的频率范围内得到较好的性能指标。     

一种平面型波导单脉冲比较器的设计

介绍了一种平面型波导单脉冲比较器的设计。利用波导混合电桥作为基本结构单元，设计了一个X波段单脉冲比较器。通过在波导电桥的输入臂加上四分之一波长变换段，将其等效为魔T，四个这样的等效魔T通过H弯连接可构成双面单脉冲比较器。讨论了一种简易的宽带补相技术，可修正四分之一波长变换段所固有的相位色散。     

宽带高隔离度功率分配器的设计

在固态毫米波功率放大器设计中,单片MMIC 输出功率较小,提高系统功率的有效方法是采用功率合成技术,目前的功率合成技术存在的设计难点是提高各分配支路间的隔离度。本文基于对传统魔T 的分析和改进,提出了一种高隔离度的3 dB 功率分配结构。经实验测试,运用该结构设计的功率分配器,在29.3-39.3GHz 的频带内两等分支路之间的隔离度可高达-42dB,两支路的不平衡度低于0.1dB,插入损耗优于-0.25dB,很好地满足了实际应用的要求。     

超宽带双脊魔T的研制

优化设计并研制了由渐变双脊波导、匹配块、销钉等构成的双脊波导魔T,在18GHz～40GHz范围内实现了功率等分,E、H臂隔离度低于-30 dB,驻波系数小于1.7,等分臂功率差值小于0.2 dB.该超宽带双脊波导魔T具有用于雷达、电子对抗系统、超宽带接收系统等的实用价值,可促进整机小型化发展、提高系统性能.     

一种紧凑型全桥DC-DC隔离电源设计

针对半桥IGBT集成驱动板上隔离电源及驱动板负载的特点,设计了一种两组磁芯共用一组高频全桥开关的DC-DC隔离电源。简洁的电路产生4路全桥驱动脉冲信号,无需隔离,实现了板上电源的紧凑设计,提高了功率密度。对关键信号的产生进行了仿真实验,结果表明,该电源电路简洁、高效、可靠,与IGBT半桥集成驱动板达到了良好的结合。     

基于六端口网络的泄漏对消拓扑结构设计

设计了一种基于六端口网络的电路拓扑结构,可用来有效地抑制泄漏信号。该六端口网络主要由3个3 dB定向耦合器和一个不等分功分器组成。在与接收天线信号对应的2个输出端口,发射天线的泄漏信号经过移相后等幅且反向,使泄漏信号相互抵消,从而显著改善雷达网络收发天线之间的隔离性能。为验证该泄漏对消技术,设计并仿真验证了一种工作于22~26 GHz的电路拓扑结构。在工作频段上,该泄漏对消电路的隔离度小于-29.5 dB,并于中心频率处达到-44 dB的最大衰减。仿真结果证明,该电路可以有效提高单天线收发系统的隔离度,改善发射端到接收端的信号泄漏问题。     

基于薄膜电阻的波导E-T结功率分配/合成器

单个器件输出功率不满足系统要求时,功率合成技术是提高系统输出功率的有效方法.本文详细研究了基于薄膜电阻的波导E-T结功率分配/合成器,最终设计了一种新型的基于薄膜电阻的波导E-T结.该结构具有高隔离度、低插入损耗、小体积、宽频带等优点.通过合理设计薄膜电阻的长宽比,尽量增大薄膜电阻的面积,并且采用高导热的氮化铝陶瓷基板作为微带和薄膜电阻的介质基板,提高了基于薄膜电阻的波导E-T结承受的功率.利用三维电磁场仿真软件HFSS对其进行了建模仿真,加工的实物经过测试在25~34 GHz插入损耗小于0.2 d B,回波损耗优于-15 d B,隔离度优于10 d B.经对比,实测结果与仿真结果吻合,具有较好的工程应用价值.     

一种基于0.18-μm CMOS工艺的新型超宽频带毫米波混频器设计与分析

本文提出了一种超宽频带毫米波混频器电路.混频器采用分布式拓扑结构和中频功率合成技术,具有宽带宽和高转换增益.该混频器采用TSMC 0.18-μm CMOS工艺设计并制造,芯片总面积为1.67mm².测试结果表明:混频器工作频率从8GHz到40GHz,中频频率为2.5GHz时的转换增益为-0.2dB至4dB,其本振到中频端口和射频到中频端口间的隔离度均大于50dB.整个电路的直流功耗小于32mW.