手持式超声多通道系统设计与导波成像技术研究

超小型手持式的多通道阵列系统是集成度非常高的超声检测系统,该系统主要优势是体积较小,检测方便等。 针对超 小型手持式多通道阵列系统设计,搭建了 64 通道的超声检测系统,而 64 通道的超声检测系统设计结果为延时精度 5 ns 和采样 频率 100 MHz,系统的带宽为 0. 02~ 25 MHz, 系统体积为 40×70×90 mm 3 ;通过延时精度和同步采样实验以及最后的缺陷检测 与导波成像实验,结果表明该系统设计的可行,对于扩展成更多通道的医学超声检测系统,该系统仍可以满足且体积不会增加 太多,在同类型仪器中体积较小。     

一种高功率微波有源相控阵天线单元设计

根据工程需要,本文提出了一种新型高功率微波有源相控阵天线单元,通过改造同轴波导变换器结构提升了功率容量和驻波特性,在同轴探针与阶梯波导之间引入方形金属块实现阻抗匹配,在波导末端添加过渡腔和匹配槽结构,并在喇叭段加入了单脊结构改变了波导阻抗,单脊伸出口径面降低了反射系数,进一步提升了功率容量。在X波段内VSWR小于2,带宽提升为1.25GHz,功率容量为33.24kW,比常规同轴波导变换器下喇叭天线功率容量提升了230％,7×7相控阵阵面可以实现1.62MW的发射功率,具备高功率微波发射能力。阵列可实现±30°圆锥扫描,满足高功率宽角度扫描的需求。     

毫米波无线通信半导体器件技术发展趋势

随着通信产业尤其是移动通信的高速发展,无线电频谱的低端频率已趋饱和。采用各种调制方法或多址技术扩大通信系统的容量,提高频谱的利用率,也无法满足未来通信发展的需求,因而实现高速、宽带的无线通信势必向微波高频段开发新的频谱资源。毫米波由于其波长短、频带宽,可以有效地解决高速宽带无线接入面临的许多问题,因而在短距离无线通信中有着广泛的应用前景。各种半导体器件是信息和通信技术(ICT)的硬件基础,创造性研发满足毫米波无线通信应用的新兴半导体技术和电路,是提升通信系统容量、解决构建新一代通信系统关键问题的主要技术推手。文章沿着毫米波半导体器件技术创新发展脉络,从相控阵等关键技术的系统架构、半导体材料和工艺、器件设计和封装测试入手,分析总结了第五代(5G)、第六代(6G)移动通信技术毫米波系统和器件技术发展趋势。以美国DARPA的MIDAS计划为例,阐释了军用毫米波器件技术的研究前沿和进展。     

一种6~18 GHz宽带高精度有源移相器

设计了一种6 bit 6~18 GHz工作频段的宽带高精度有源移相器。片上集成了输入无源巴伦、逻辑编码器、RC多相滤波器、矢量合成单元、数控单元等。该移相器的设计采用55 nm CMOS工艺实现,芯片尺寸为1.29 mm×0.9 mm,移相器核心尺寸为1.02 mm×0.58 mm。后仿结果表明,在6~18 GHz频率范围内,增益误差RMS值小于1 dB,相位误差RMS值小于0.75°,输入回波损耗、输出回波损耗分别小于-8.5 dB、-8.9 dB,芯片总功耗为20.7 mW。该6 bit移相器的相对带宽为100%,覆盖C、X和Ku波段,适用于雷达探测等领域。     

Ka频段卫通相控阵封装天线设计与实现

针对卫星通信对终端天线低剖面、低功耗、极化可变及发射控制等需求,采用平板相控阵架构、极化可变阵列、稀疏布阵等技术,研制了一台基于单板集成封装技术的Ka频段卫星通信相控阵天线。该天线满足高轨同步卫星宽带应用需求和适航符合性验证试验DO-160G要求,经长时间跑车和飞行试验,其性能优良,可靠性高。     

面向多波束卫星通信网络的步进跟踪方法

面向多波束覆盖的卫星通信网络,为解决相控阵用户终端位置姿态信息无法获取时程序跟踪卫星失效的问题,提出了一种步进扫描跟踪方法。在该方法中,终端仅需比较单个波束的信标接收能量即可判断波束指向,从而降低跟踪时延。在此基础上,为满足终端在动中通场景下的业务通信需求,进一步研究动态条件下的跟踪方法,并讨论跟踪时延的影响因素。实验结果表明,当终端位置姿态变化较小时,所提方法的跟踪性能接近程序跟踪。     

一维液晶全息编码相控阵天线设计与实现

针对小型极化相控阵雷达精确信号目标探测应用背景,为降低传统T/R相控阵天馈系统设计及调试复杂度,满足低功耗、低损耗、低成本制造、轻薄等应用需求,提出了一种液晶全息编码相控阵天线. 主体采用小型化全息辐射单元、慢波结构、平行板波导馈电系统构成的一维全息电控扫描相控阵天线,利用成熟液晶面板制造工艺,通过控制全息辐射单元下方液晶分子的偏转状态调节天线谐振频点,组成全息编码相控阵天线. 天线结构通过仿真优化确定,并在实物加工和测量基础上通过全息优化算法及电压灰度控制降低由耦合作用引入的副瓣性能恶化度,用梯度递减的搜索算法结合适当的目标函数优化算法实现方向图的最优控制. 实测结果表明,该天线的波束扫描角度达到±49°,经过算法优化后,波束指向角准确度改善3°,旁瓣抑制电平改善1.7 dB.     

一款具有稳定扫描波束分辨率的宽视角相控阵天线北大核心CSCD

基于自适应稀疏阵的结构,提出了一种具有宽视角与稳定扫描波束分辨率性能的相控阵天线。阵列单元是可以在相同谐振频率下实现TM;和TM;两种模式共同工作的单激励圆环贴片天线,其具有140°的半功率波束宽度,这种宽波束辐射效果能够较好地拓展相控阵天线的扫描范围。基于此单元构建了一个35元线阵,对其波束扫描分析发现在限定增益波动小于2 dB的条件下阵列扫描范围可以达到-70°~+70°,但主瓣波束宽度随着扫描角度的增加而增大。为解决这个问题,引入了自适应稀疏阵的概念,并采用基于互耦补偿矩阵的迭代快速傅里叶变换(Iterative Fast Fourier Transform,IFFT)技术进行自适应稀疏阵的优化设计。结果表明,所提出的基于自适应稀疏阵结构的35单元相控阵天线在-60°~+60°扫描范围内增益波动始终小于1.5 dB,波束宽度波动小于1°,且峰值旁瓣电平基本保持在-20 dB以下。相较于均匀周期阵列,所提出的自适应稀疏相控阵天线能够在实现低旁瓣宽视角扫描的同时,有效提高天线在宽角度范围内扫描波束分辨率的稳定性。     

某大型相控阵雷达天线骨架结构设计

近年来国内大型相控阵雷达技术得到长足的发展,天线骨架作为天线单元及大量电子设备的结构载体,对其安装精度、阵面变形、结构强度等技术指标提出高质量要求。本文以某大型相控阵雷达天线骨架结构设计为例,详细阐述了结构设计中的相关思路和方法。根据天线骨架的结构布局方式,对骨架分块、拼装精度、连接强度和阵面精度进行了详细分析,保证天线骨架长途运输、精度指标和结构安全性等要求。最后通过力学仿真、试验测量与理论分析相互验证,证实了天线骨架结构设计的合理性。