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。     

一种基于相移补偿技术的Ka波段四通道幅相控制芯片

提出了一种基于衰减器附加相位补偿技术的Ka波段四通道幅相控制芯片,采用有源矢量合成移相器和无源衰减器进行高精度幅相控制,每个通道由功率放大器、有源移相器、无源衰减器、功分器等单元构成。提出了一种新颖的基于可调谐补偿电容阵列的相移补偿技术,实现了较低的衰减附加相移。测试结果表明,通道增益大于24 dB,带内增益平坦度小于2 dB,输出1 dB压缩点大于10 dBm,发射效率大于12%@P_1dB,6位RMS移相精度小于2°,5位RMS衰减精度小于1 dB,衰减相位误差小于4°。     

Ka 波段基波镜像抑制混频器无源电路的设计

本文介绍了Ka 波段基波镜像抑制混频器中无源电路的设计，无源电路包括带直流偏置支路的3dB 同相功分器和带中频输出支路的兰格电桥。运用ADS 软件进行辅助设计，最终得到功分器在频段32~37GHz 的幅度不平衡度小于0.01dB，在中心频率35GHz 的插损约为3.2 dB；兰格电桥在频段32~37GHz 的幅度不平衡度小于0.15 dB，相位差约为85°，相位不平衡度小于0.5°在中心频率35GHz 的插损约为3.4 dB。最终的仿真结果较好地满足了设计要求。     

一种相位差和分配比同时可调的可重构功分器

基于3 dB分支定向耦合器的S参数特性,提出了一种新型的相位差和分配比同时可调的功分器。通过改变该功分器的两条横向传输线的电长度,可以实现功分器的相位差和分配比可调。当3 dB分支定向耦合器的两条横向传输线的电长度之和保持为180°时,可采用基于变容二级管的可调移相器分别替换两条90°横向传输线,由此设计出了两种连续可重构功分器。通过ADS仿真和版图设计,基于π型移相器的可重构功分器的相位差在244°范围内可调,而基于反射型移相器的可重构功分器的相位差可调范围为407°,且同时实现分配比在-4.6~11.1 dB(约11~101)范围内可调。     

基于左手传输线的宽带巴伦设计

提出了一种基于左手传输线的新型Wilkinson巴伦,该巴伦由一个Wilkinson功分器和两条相位响应相差180°的相移 线构成,它具有结构紧凑和宽频带的特点。采用陶瓷基板薄膜加工工艺,制作了一个工作于C波段的Wilkinson巴伦。最后 测试结果显示：从4GHz到6GHz的频率范围内,输入端反射系数|S11|和输出端隔离|S23|均小于-15dB,两输出端口幅度和相 位不平衡性小于0.3dB和±2°,输出端插入损耗|S21|和|S31|大于-4dB。     

紧凑型高性能L波段Wilikinson三路功分器的设计

提出了一种基于LTCC技术的紧凑型L波段Wilkinson三路功率分配器。对三路功分器进行奇偶模分析,在ADS软件中设计电路,然后在HFSS软件中对该电路进行三维仿真优化。该功分器由LC集总元件组成,以实现更高的隔离度;采用对称结构以降低设计复杂度;使用加载电容和外置电阻以降低元件误差和体积;电阻使用跨接方式以实现低反射损耗。功分器实物测试与仿真结果一致,最终设计的三路功分器尺寸为3.2 mm×1.6 mm×0.89 mm。功分器的中心频率为1250 MHz,带宽为100 MHz,通带插入损耗为4.95～5.05 dB,输入端反射损耗小于-25 dB,端口隔离度小于-25 dB。     

基于切比雪夫变换的超宽带功分器设计

针对超宽带不等分功分器难以设计的问题,基于切比雪夫变换得到了一种超宽带功分器的设计方法,该方法可以根据工作带宽要求调整变换级数,而且输出端口之间的功率分配比在一定范围内可以连续设计。采用此方法设计了一个四倍频程的超宽带功分器,仿真结果表明,在2~8GHz频段范围内,各端口的驻波比小于1.27,输出端口之间的相位一致性优于±0.3°,输出端口之间的隔离度小于-19.7dB,而且输出端口之间的功率分配比在1.47~1.54之间,和要求的功率分配比1.5符合很好。     

一种7~13 GHz低插损6位数字衰减器

设计了一种基于0.25 μm GaAs p-HEMT工艺的低插损6位数字衰减器。采用Pi型衰减结构与T型衰减结构级联的方式,实现低插入损耗和高衰减精度。采用相移补偿电路减小附加相移,采用幅度补偿电路提高衰减精度。仿真结果表明,在7~13 GHz范围内,该数字衰减器的RMS幅度误差小于0.5 dB,插入损耗小于5.6 dB,10 GHz时1 dB压缩点的输入功率约为29 dBm,附加相移为-7°~+6.5°,输入输出回波损耗小于-11 dB。芯片尺寸为2.50 mm×0.63 mm。     

宽带波导-微带一分四功分器设计

提出一种Ka频段宽带一分四功分器的结构,采用宽带波导E面T形结加波导-探针-微带过渡的结构。对E面T形结构进行改进,实现宽带功率二等分,然后两路输出通过波导双路微带探针过渡实现四路功率分配。使用三维电磁仿真软件Ansoft HFSS对该结构进行仿真优化,结果表明,在26.5⁴0.0GHz内,回波损耗小于-20dB,传输损耗小于0.3dB。     

基于微波多层板的Ka频段带状线功分器仿真设计

针对微波组件高度集成化需求,在微波多层板中设计了Ka频段的带状线功分器,研究了带状线和微带线之间的过渡连接方式。通过ADS和HFSS软件联合进行仿真,在22～37 GHz频带范围内,设计的带状线功分器插入损耗约为-3.6 dB,回波损耗小于-15 dB,隔离度小于-15 dB。通过研究带状线在多层板中的高频应用,解决了微波信号和低频信号叠加布线问题,利于组件小型化设计。     

一种新型毫米波8路功分器/合成器的设计

设计了一种Q波段8路功分器/合成器。利用波导功分器及微带功分器混合设计,提出了波导-微带4路功分器与3 dB Wilkinson电桥一体化设计思想,设计出一种较高隔离度,结构紧凑的新型8路功率分配器/合成器。通过高频电磁仿真软件(HFSS)仿真设计,在42 GHz~47 GHz频带范围内,8路分配器输出端口反射损耗优于-19 dB;8路输出端口的幅度不平衡度小于0.25 dB,相位不平衡度小于0.5o,插损小于0.25 dB;4个输出口之间的隔离度大于9 dB,是一种较为理想的8路功率分配器/合成器,在实际小体积高合成效率要求的固态功率合成领域,以及具有小体积的多路信道实现中,具有较高的应用价值。     

V 波段高隔离宽带波导功分器设计

基于电磁场全波分析方法,设计了一种V 波段Y 型结E 面波导功分器,采用多节阶梯阻抗匹配结构实现宽频带;在主传输波导H 面中心插入阻性薄膜的陶瓷基板来提高输出端口隔离度。波导功分器采用硅铝材料制作,具有重量轻、热膨胀系数低、导热良好的优点,与陶瓷基片匹配良好。实测结果表明,在50~60 GHz 频带内,传输损耗优于0. 4 dB,典型隔离度25 dB,两路输出幅度一致性优于0. 19 dB,相位不平衡度优于1. 4°;功率容量理论值可达33 kW。经可靠性试验验证,证明该功分器可靠性高、适合工程使用。     

Sub-THz Four-Way Waveguide Power Combiner With Low Insertion Loss

A four-way waveguide power divider has been developed in sub-THz band. The waveguide power divider was achieved with the improved H-plane T-junction structure. By tuning the depth and width at the junction of the waveguide, the input impendence was matched and the two-way output power amplitude and phase were at the same level. The four-way power divider was realized by the concatenation of two same T-junction at the two output ports. A sub-THz four-way passive power combiner is designed, fabricated and measured. The measure results show that the measured insertion loss of the fabricated four-way passive power combiner is less than 1.2 dB whereas the input return loss is greater than 14.8 dB from 97.5 to 101.7 GHz. Experiments on the sub-THz four-way passive power combiner show that a minimum insertion loss of 1 dB has been achieved at about 99.5 GHz. The measured minimum insertion loss of the waveguide power divider is half of the insertion loss for the entire passive power combiner (0.5 dB), which corresponds to a power-combining efficiency of 89 %. The measured results agree with the simulated ones closely.     

24-Channel Ku-Band Low-Loss Slotted Waveguide Power Divider

A 24-channel Ku-band power divider for active phased antenna array has been proposed and developed. The divider is built using a tree network with 1×3×2×2×2 structure, while all its elements are implemented using a finline. As a result, additional insertion loss of the manufactured specimen amounted to 1.8 dB that corresponds to the efficiency of about 66%. The measured isolation of the divider outputs amounted to no less than 16 dB for any pair of channels with the irregularity of power division between channels of no more than 0.3 dB in the working frequency range of 9–14 GHz.     

All-Metal-Waveguide Power Divider with High Power-Combining Efficiency

A four-way all-metal-waveguide power divider has been presented and analyzed in this paper. A metal matching cylinder and a transition waveguide are applied to implement wide impedance matching from the input port to the four output ports. A simple equivalent-circuit model for this power-dividing structure has been developed. Moreover, the theoretical power-handling capability of the presented power-dividing structure has also been investigated. To verify the validity of the proposed structure, a four-way power divider at W-band has been fabricated with conventional machining. The measured return loss is greater than 14.5 dB from 82 GHz to 107 GHz. The measured insertion loss of the four-way all-metal-waveguide power divider is about 6.5 dB, which corresponds to a power-combining efficiency of 89 %.     

一种星载天线前端滤波功分组件设计

为抑制一颗卫星中多付天线之间的射频干扰,设计了一种用于天线前端的、采用滤波器与功分网络相串联原理的滤波功分组件。文中分析了低通原型滤波器和功分网络的等效电路,介绍了滤波功分组件的电性能和环境适应性设计方法。利用HFSS 仿真软件进行了模型仿真和参数优化,并制作了实物进行数据测试。滤波功分组件的实物测试结果为:总口驻波VSWR<1.06,通道插入损耗小于0.21 dB,带内幅度起伏0.05 dB,通道间幅度一致性±0.1 dB,通道间相位一致性±1°,带外抑制(X 波段)大于33dB。实际测试结果与仿真结果相一致。     

Ka 波段宽带单边带调制器集成电路的设计

基于相移法实现SSB(单边带)调制器理论,设计制造了一种Ka 波段宽带SSB 调制器集成电路。对相移法产生单边带调制信号的原理进行了分析,利用无源电路的3D 电磁仿真分析和ADS 整体电路非线性仿真相结合的方法对调制器进行了优化。设计制造的90°相移电桥网络和同相合成器满足了产生Ka 波段SSB 信号的幅相要求,同时给出了测试结果。调制器在30 ~36GHz 频带内插入损耗臆14dB;载波和对称边带抑制逸15dB;其它边带抑制逸13dB;输入1dB 压缩功率38dBm;外形尺寸18mm×6mm。这种相移法单边带调制器不需要带通滤波器,具有电路简单,载波抑制比高,对相位误差要求不高的优点。     

The design of miniaturized broadband power divider utilizing GaAs-based IPD process and equivalent circuit model

The GaAs-based TF-IPD fabrication process and equivalent lumped element circuit are utilized to reduce the circuit size for double-section Wilkinson power divider. Ultimately the dimension of the proposed S-band power divider is reduced to 1.03×0.98 mm². Its measured results show an operating fractional bandwidth of 54%, and return losses and isolation of greater than 20 dB. In addition the excess insertion loss is less than 1.1 dB. Moreover the good features contain amplitude and phase equilibrium with the values of better than 0.03 dB and 1.5° separately. This miniaturized power divider could be widely used in RF/microwave circuit systems.     

一种新颖的脊波导功分器

针对通常波导传输的功率分配器中T形接头体积大的不足,基于脊波导和阶梯阻抗变换对导波系统中电磁波传播性能的影响,提出了一种新颖的脊波导H面T形分支结构,利用高频仿真软件HFSS进行仿真优化,结果显示该结构在全X波段内匹配。以此结构为基础,设计加工一个一分六的脊波导功分器,得到较好的实测结果。实际内部尺寸比普通波导功分器减小46%,回波损耗小于20 dB,单路信号波动在±0.35 dB内。这种脊波导H面T形分支结构简单,适合于实际的工程应用。