宽带毫米波四倍频器

对毫米波宽带四倍频器的设计方法并进行了理论分析及计算仿真。介绍了利用平衡式结构对奇次谐波进行抑制,从而实现宽带偶次倍频的原理,提出了选择肖特基二极管的原则。利用HFSS仿真和优化电路结构,采用微带线鳍线结构实现了宽频带的毫米波二倍频器。在此基础上,采用两级倍频的方式实现了宽带毫米波四倍频器。设计的Ka波段毫米波四倍频器输入频率6.625～10 GHz,输入功率为10 dBm时,在26.5～40 GHz频率范围内,输出功率大于10 dBm,对三次和五次谐波的抑制大于20 dBc。     

一种超宽带毫米波倍频器设计

叙述了一种超宽带毫米波倍频器的设计,该倍频器由有源差分balun级、对管倍频级和分布式功率放大级三个部分组成。在30—50GHz输出频率范围内,倍频器具有5dB的变频增益,输出功率大于13dBm,基波抑制大于15dB。     

基于肖特基二极管的太赫兹二倍频器设计

固态倍频器是太赫兹源应用中的关键器件,如何利用非线性器件提高太赫兹倍频器件的效率是设计太赫兹固态电路的关键。本文介绍了利用肖特基二极管非线性特性设计固态太赫兹二倍频器的2种方法,即采用直接阻抗匹配和传输模式匹配设计了2种不同拓扑结构的170 GHz二倍频器,针对设计的结构模型,分别进行三维有限元电磁仿真和非线性谐波平衡仿真。仿真结果表明,在17 dBm输入功率的驱动下,倍频器在160 GHz~180 GHz输出频率范围内,倍频效率在15%左右,输出功率大于7 mW。最后对2种方法设计的倍频器结构进行了简单对比和分析,为今后太赫兹倍频研究和设计提供仿真方法。     

一种阶跃管倍频器的设计

当阶跃管倍频器输出频率较高时,λ_g/4诸振电路与输出滤波器之间的耦合电容C_e会变得很小,在C波段通常为1pF左右.使设计制造和调整都有一定困难:本文用平行耦合传输线段构成阶跃管倍频器的谐振电路及输出耦合电路.所设计的C波段四倍频器,在0～-40C之间能够稳定工作.     

一种毫米波宽锁定范围的注入锁定倍频器设计

为提高毫米波段倍频器在低功耗下的工作带宽,采用IHP130 nm SiGe BiCMOS 工艺,设计了一种采用双端注入技术的毫米波宽锁定范围注入(DEI)锁定倍频器。该注入锁定倍频器主要由谐波发生器和带有尾电流源的振荡器构成,由巴伦产生差分信号双端注入振荡器的形式提高三次谐波注入强度,使其在E、W 等波段输出宽锁定范围和良好相位噪声性能的三倍频信号。仿真结果表明,注入锁定倍频器在工作电压为1.2 V,输入信号功率为0 dBm时,其锁定范围在57~105 GHz 内。在相同工作电压和输入信号功率下,输入频率为32 GHz 时,一次、二次和四次谐波抑制大于20 dBc,功耗为9.1 mW。     

基于InP HBT工艺的高功率高谐波抑制W波段宽带八倍频器MMIC

基于0.7μm InP HBT工艺,设计实现了一种高功率高谐波抑制比的W波段倍频器MMIC。电路二倍频单元采用有源推推结构,通过3个二倍频器单元级联形成八倍频链,并在链路的输出端加入输出缓冲放大器,进一步提高倍频输出功率。常温25℃状态下,当输入信号功率为0 dBm时,倍频器MMIC在78.4~96.0 GHz输出频率范围内,输出功率大于10 dBm,谐波抑制度大于50 dBc。芯片面积仅为2.22 mm²,采用单电源+5 V供电。     

一种螺旋巴伦结构的毫米波二倍频器MMIC设计

基于GaAs肖特基二极管工艺,研制了一款无源毫米波二倍频器单片微波集成电路(MMIC).该电路的拓扑结构包含并联二极管对,输入巴伦和输入、输出匹配电路,其中输入巴伦为螺旋型Marchand巴伦,使电路输入输出端具有奇偶次谐波相互隔离的特点,不仅抑制了输出奇次谐波,而且增加了线间的耦合,显著减小了芯片的面积.在设计软件对电路进行仿真优化的基础上,经过实际流片并对芯片进行了测试,实现了输入功率为15 dBm时,输出频率在44～60 GHz处,输出功率大于-1 dBm,变频损耗小于16 dB,对基波和各次谐波抑制度大于30 dBc的技术指标.芯片实际尺寸为1.45 mm×1.1 mm.     

3 mm二倍频器的设计与实现

设计了一种W波段二倍频器,输入为46～48 GHz,输出为92～96 GHz,用来为毫米波接收前端系统提供3 mm本振信号.二倍频器采用微带线制作,且输入和输出端口位于腔体轴向两侧,选择对脊鳍线过渡来完成波导-微带的过渡结构.采用电磁场电路设计软件ADS,大大提高了毫米波电路设计的效率和准确度.测试结果表明,在输出92～96 GHz频带范围内,倍频损耗在22 dB以内.基波和三次谐波的抑制大于24 dB.该二倍频器符合工程使用的标准,同时其设计过程也表明了计算机辅助设计在毫米波电路设计方面是非常有价值的,可以大大提高工作效率.     

无基片空间合成的220 GHz三次倍频电路研究

基于四阳极结同向串联型GaAs平面肖特基二极管,设计并实现了无基片空间合成的220 GHz三次倍频电路。采用四支肖特基二极管协同工作,在脊波导小片上下两侧各倒装焊接两支肖特基二极管,构成上下反向结构。采用场路结合的方式,对倍频电路的倍频效率进行了仿真。仿真结果显示输入功率为300 mW,输出频率为213~229 GHz时,倍频效率大于3%;采用E波段功率放大器推动三次倍频电路,获得了倍频器输出功率。测试数据表明,驱动功率为300 mW时,输出频率为213~229 GHz时,输出功率大于5 dBm,倍频效率为1%~2%。     

基于1um磷化铟DHBT工艺的W波段推推式单片二倍频器

设计了基于1um磷化铟双异质结晶体管工艺的W波段二倍频器单片电路. 采用有源巴伦将单端输入转化为差分输出. 在推推结构的输出口端接谐振网络, 提取二次谐波. 多级差分结构提高倍频增益, 抑制基波频率. 该单片电路集成了18个双异质结晶体管, 芯片面积为 0.55毫米×0.5 毫米. 测试表明在75GHz到80GHz频率范围内, 输出功率大于5.8dBm, 基波抑制大于16dBc, 倍频增益大于4.7dB.     

W-band finite ground coplanar monolithic multipliers

This paper describes the design, fabrication, and experimental evaluation of W-band planar monolithic varactor frequency multipliers based on finite ground coplanar (FGC) lines. These lines are a low-loss low-dispersion alternative of a planar transmission line to more conventional microstrip of coplanar waveguide lines at millimeter-wave frequencies. The near transverse-electromagnetic nature of propagation of the FGC lines simplifies circuit design and layout. Two-diode W-band varactor multipliers with input Q's of two and three and FGC input and output have been realized. The multiplier with input Q=2 has an output power of 72 mW, an efficiency of 16.3% near 80 GHz, and a -3-dB bandwidth greater than 10 GHz, while the multiplier with Q=3 has an efficiency of 21.5% near 70 GHz and a 6-GHz bandwidth. This paper briefly describes the characteristics of the FGC lines, the design of the multipliers and their radiofrequency performance     

Highly Reliable High-Power 86-GHz Components and Transmitter--Receiver Modules

The reliability of semiconductor active devices is related to the junction temperature of diodes used. This paper describes the reliability design and performance of 86-GHz active components and transmitter-receiver modules for a guided millimeter-wave transmission system. The components are IMPATT oscillators, IMPATT amplifiers, varactor frequency multipliers, and Schottky-barrier diode upconverters. The maximum output powers of these active devices are calculated for a given mean time between failure (MTBF). Active components and transmitter-receiver modules for 86-GHz operation were manufactured based upon the design with considerations for reliability as well as RF performance.     

2-MM WAVE VECTOR NETWORK ANALYZER UPON HIGH-ORDER IMPATT MULTIPLIERS

This paper shows the first results of development of the 2 millimeter-wave vector network analyzer (VNA) based on active high-order IMPATT multipliers — the new type of harmonic generators. The multipliers of this type can translate the spectra of highly stable centimeter-wave oscillators to any part of the millimeter range with the output power of 20÷13 dBm without additional amplification. Against Schottky-diode multipliers that are used in conventional VNAs, the active IMPATT multipliers generate more output power at large harmonic numbers that allows to lock the multipliers at their output frequencies. The phase noise of IMPATT multipliers is proportional to N against N² in the Schottky-diode multipliers (where N is the harmonic number). We have investigated the scheme of the VNA in which the PLL and receiving mixers operated at the fundamental frequency of the heterodyne.     

一种毫米波封装的设计与优化方法

随着5G时代的到来,毫米波封装市场正在持续增长,毫米波模块的工作频率越来越高,封装也面临着越来越严格的要求。性能良好的毫米波封装应该在广阔的频段上都要有良好的射频性能。而现有封装设计中的策略是基于已有的设计经验和2D/2.5D建模的工具,其精确度已经没法适应毫米波频段的要求。在毫米波产品的研发中,需要在设计阶段就对已有设计在3D建模软件HFSS中进行仿真验证和精密优化,实现仿真与设计的并行。描述了一种FC-LGA(倒装栅格阵列)封装的设计与优化方法,通过对通道模型的仔细优化,在0~30 GHz的宽频带上都实现了良好的反射、插损特性,并在工艺允许的范围内尽量优化了串扰。     

Fabrication of high-performance AlxGa1-xAs/InyGa1-yAs/GaAs resonant tunneling diodes using amicrowave-compatible technology

A microwave-compatible process for fabricating planar integrated resonant tunneling diodes (RTDs) is described. High-performance RTDs have been fabricated using Al_xGa_1-xAs/In_y Ga_1-yAs/GaAs strained layers. Peak-to-valley current ratios (PVRs) of 4.8:1 with simultaneous peak current densities of 4×10⁴ A/cm² have been achieved at room temperature for diodes of area 9 μm². Accurate measurements of reflection gain versus frequency between 1.5 and 26.5 GHz in the negative differential region indicate that the present technology is promising for millimeter-wave integrated circuits including self-oscillating mixers, frequency multipliers, and detectors     

一种毫米波非相参频率捷变跟踪本振的设计

非相参捷变频雷达在设计过程中通常面临捷变频发射后如何接收的问题,而采用数字频率测量的方法不但可以解 决该问题,而且能够得到较高的频率跟踪精度。本文介绍了这种频率跟踪方法的设计原理和设计内容。此种频率跟踪本 振采用数字频率跟踪方法,跟踪发射信号的频率,主要由毫米波频率变换电路、测频单元和控制单元等部分组成。采用 此种设计方法实现了毫米波非相参频率捷变跟踪本振产品的研制,并投入生产。此种技术还能广泛应用于其他频段的捷 变频雷达、电子对抗等领域。     

一种优异温度稳定性Ka波段上变频放大模块

研究了Ka波段变频放大电路的设计及其温度补偿技术,分析了上变频放大模块的基本原理,分别对射频增益及检波电压进行了温度补偿,提出了一种优异温度稳定性、高线性度、高增益稳定性的总体设计方案。该变频放大模块由放大电路、温补电路、混频电路、滤波电路及功率放大器等单元电路组成。运用Agilent ADS软件完成了模块的整体电路设计。同时,介绍了一种基于场仿真软件和实测相结合的方法,建立毫米波多芯片组件中互连的键合线模型,将键合线的寄生电感融入了上变频放大模块电路设计中,显著提高键合线互连电路的频率响应。采用多芯片组装工艺制作了高性能的变频放大模块,实现了在Ka波段输出功率＞于30.6 dBm,全温范围功率波动＜0.8 dB,全温检波电压指示波动＜0.2 V,测试结果与仿真结果一致。     

毫米波半柔软射频同轴电缆的研制

介绍了一种毫米波半柔软射频同轴电缆的结构设计与制造工艺。该电缆可传输毫米波射频信号,具有传输频率高(40GHz)、插入损耗小、弯曲成型能力强等性能特点。微孔聚四氟乙烯绝缘和导电金属层+镀锡铜线编织+热浸锡整体外导体结构是该电缆的主要创新点。     

一种毫米波微带带通滤波器的设计

摘要：基于小反射理论,引入Klopfenstein阻抗渐变线对传统发夹型谐振器结构进行改进,设计了一种相对带宽为8%的结构紧凑型毫米波带通滤波器。采用S参数的多项式综合方法得到耦合矩阵电路模型,利用三维电磁场全波仿真软件HFSS拟合出耦合系数与谐振器间距、外部品质因数与抽头位置的关系曲线,进而提取出耦合矩阵对应滤波器的物理尺寸。实测结果表明：在28.8GHz-31.2GHz频带内,该滤波器的插损小于3.0dB,回波优于-17dB,带外抑制大于40dB@33GHz,测试结果与计算结果吻合较好。     

砷化镓倍频变容管的研制

倍频变容管的特性直接影响变容管倍频器的性能。文中介绍倍频变容管的设计 ,并制作出了与设计结果基本一致的器件。获得了输入 8GHz、5 0 0 m W,输出 16 GHz,最高倍频效率大于5 0 %的二倍频测试结果 ,并给出了 8mm四倍频器的使用结果