基于光子混频的微波频率测量技术

提出了一种基于光子混频的光子学微波频率测量 方法。方法采用可调微波延时线控制射频(RF)通道与光通道之间延时,利用两个级联马赫曾 德调制器(MZM)进行 光子混频,进而建立微波频率与直流光功率之间关系。通过仿真与分析,合理 设计RF通道与光通道之间 延时,优化了系统频率测量范围。仿真结果表明,光通道延时与RF通道1的延时 差Δτ₁选取在15ps附近,两个RF通 道之间延时差Δτ选择在20ps附近时,对于 1～6GHz范围的频率测量较为合适。实验中,采用矢量网络分析仪对延时进行 测量, 得到Δτ₁为17.7ps,Δτ为16. 9ps。测试结果表明,在1～6GHz频率下,系统测量精 度在±0.2GHz以内。系统的测量误差主要来自于矢量网络分析仪对 相位测量的不 确定度,以及激光器输出光功率的波动,通过采取相应的措施可以提高系统测量 精度。本文方法为微波频率测量提供了一种低成本光子学解决手段。     

强度调制的微波频率测量Optisystem研究北大核心

微波频率测量系统旨在加强电子和反侦察作战中的截取和窃听能力。利用仿真软件Optisystem搭建了基于强度调制的微波频率测量系统,以同轴电缆作为传送射频信号的媒质,并分别根据同轴电缆的离散特性和输出端电压值的半周期摆动特性,得到输出直流电压与同轴电缆幅频响应的关系。仿真实现测量频程为0～12GHz,测量误差为0.6GHz,结果与系统设计要求基本一致。     

FPGA实现的数字等精度测频仪设计

文章设计了一种基于FPGA的等精度频率测量系统,系统以FPGA芯片EP2C5T144C8N为核心,利用FPGA实现高速特性、丰富的数字信号处理功能,对待测频率计数后转换为频率值,再通过显示驱动模块将频率显示出来,实现测频的功能。测试结果表明：该系统可以实现0.1μs～1μs的脉宽测量,测量精度能够达至0.01μs。可以实现0.1Hz～5MHz频率范围内的频率测量,测频全域相对误差在某些条件下,可达到1/50000,且在整个频率范围内测量精度一致,达到等精度测量的目的。     

基于RF时钟功率探测法的色散在线监测研究

提出了一种基于射频(RF)时钟功率探测法的色散监测方案,该方案利用光链路色散效应导致光信号频谱上下边带相位间产生相位差的原理,通过对加载导频RF进行扫频并分析所输出的RF功率谱,由功率谱与被测链路色散余量的关系曲线精确计算出链路色散值。文章基于所提出的方案进行了仿真研究,分别在RF频率设定为8GHz,15GHz,21.21GHz三个频率点对应测出986ps/nm,272ps/nm,136ps/nm三组一阶色散值;在整个仿真研究过程中所提方案的测量精度最高可控制在0.1ps/nm以内。     

微波光子循环移频实现大带宽高精度射频频率测量

文中采用微波光子循环移频的方法实现了高精度、超宽带、多频率成分射频信号频率的测量,采用傅里叶变换的方法来提高频率测量精度。同时采取了精确控制脉冲时间的方法来抑制循环移频过程中的波形失真并提高测量系统的信噪比。实验结果表明,在0.25 GHz～50 GHz频率测量精度优于1 MHz,并可实现对多个频率成分的同时测量,且可以通过提高环路延迟时间与进行ADC校准来进一步提高频率测量精度。     

基于光子混频的微波频率测量技术

提出了一种基于光子混频的光子学微波频率测量方法。方法采用可调微波延时线控制射频(RF)通道与光通道之间延时,利用两个级联马赫曾德调制器(MZM)进行光子混频,进而建立微波频率与直流光功率之间关系。通过仿真与分析,合理设计RF通道与光通道之间延时,优化了系统频率测量范围。仿真结果表明,光通道延时与RF通道1的延时差Δτ1选取在15ps附近,两个RF通道之间延时差Δτ选择在20ps附近时,对于1~6GHz范围的频率测量较为合适。实验中,采用矢量网络分析仪对延时进行测量,得到Δτ1为17.7ps,Δτ为16.9ps。测试结果表明,在1~6GHz频率下,系统测量精度在±0.2GHz以内。系统的测量误差主要来自于矢量网络分析仪对相位测量的不确定度,以及激光器输出光功率的波动,通过采取相应的措施可以提高系统测量精度。本文方法为微波频率测量提供了一种低成本光子学解决手段。     

键合互连对微波多芯片组件相位特性的影响

对键合互连对微波多芯片组件的相位特性影响进行了理论分析,并通过仿真软件HFSS对金丝键合互连模型进行了仿真。给出了在8~18 GHz的频率范围内,由于金丝拱高和跨距装配误差带来的相位误差。仿真分析表明,当金丝跨距在0.4~0.8 mm范围内波动时,最大相位差值在11 GHz以上时会超过20°,而当拱高在0.1~0.4 mm范围内波动时,最大相位差值在10 GHz以上时会超过20°,在13 GHz以上频率会超过30°。     

利用游标效应提高微波光子学扫描式频率测量效率

受激布里渊散射效应被广泛用于微波光子学频率测量中,然而该效应的测频系统存在扫描时间长、响应速度慢的问题,为了提高该系统的扫描效率,提出了基于频率梳泵浦和游标效应的改进方案。阐述了此方案的测频原理和改进机制,并进行了理论分析和仿真验证。改进后的系统在频率测量精度100 MHz、系统带宽50 GHz时,扫描次数降低为原来的7%,在相同精度和扫描次数下,带宽更大,表明新方案的系统性能得到了大幅提升。     

基于PIC单片机的测频仪的设计与实现

设计了一种基于PIC单片机的测频仪。该系统利用CPLD实现对输入信号频率的等精度测量,利用数字量控制的梯形电阻网络实现系统增益从10～40dB可调、步进为6dB;采用PIC16F877单片机作为系统的控制器,并对增益和频率值进行数字显示。     

DC-10 GHz数字瞬时测频接收机设计

在射频前端宽开的条件下,为了实现DC-10GHz带宽范围内的信号频率瞬时测量,采用基于多速率欠采样信号处理的超宽带数字测频接收机方案设计,并运用Matlab对三个不同采样率情况下的频率求解算法进行仿真。算法仿真结果显示：当输入信号的信噪比为0dB、每个采样通道对应的FFT运算点数均为1 024时,测频精度可达±3 MHz,测频出错的概率小于3×10-5。克服了直接运用奈奎斯特采样进行DC-10GHz信号频率瞬时测量的困难。     

覆盖L 波段的宽带隐身雷达天线罩设计

设计了一款极化和角度不敏感的宽带频选吸波体,在X 波段实现了宽带透射窗口以及包含L波段在内的宽频带吸收。该频选吸波体采用频率选择表面与电磁超材料吸波体相结合的方式,通过级联加载多层耦合型频率选择表面和双层高阻表面完成总体结构设计。理论上,利用等效电路法对多层耦合型频率选择表面及整体结构展开分析,论证频选结构和频选吸波体的谐振机理。数值仿真结果显示,该频选吸波体可以实现8.1～11.7GHz频段内的宽频带透射,以及1.18～4 GHz、15～18 GHz 频段内的宽频带吸收,其中透射窗口的插入损耗不大于3 dB。将该频选吸波体作为平面雷达天线罩与微带天线相结合,分析天线的辐射性能和散射特性。研究结果显示,天线在工作频带内保持了良好的辐射性能,而在带外实现了RCS 的有效缩减,达到了天线系统的隐身目的。     

宽带GaAs PHEMT VCO设计

分析了宽带VCO的设计原理,阐明了设计步骤,采用双变容二极管的新型结构设计了2～4GHz、4～7GHz、7～12GHz和12～18GHz四个宽带GaAsVCO芯片以完全覆盖2～18GHz频段。仿真结果表明本文设计的VCO具有频带宽、负载牵引小、结构简单的特点,有很好的应用价值。     

宽频带宽波束磁电偶极子天线设计

为了展宽天线的波束宽度,在磁电(ME)偶极子天线的基础上,该文设计出一种低交叉极化宽频带宽波束的新型磁电偶极子天线。通过将振子倾斜弯折,展宽了天线的波束宽度;结合6个寄生振子的对称加载,提高了辐射方向图的一致性。在型馈电结构基础上,优化天线的振子间距和振子长度,实现了天线58.5%的相对带宽(S11-10 dB),频带范围为2.3~4.2 GHz;对振子倾斜角度以及寄生振子的参数进行优化,在2.4~4.0 GHz的频带内实现了辐射方向图E面和H面同时达到120以上的半功率波束宽度(HPBW)。测试与仿真有较好的一致性,证明了所设计天线不仅具有宽频带宽波束特性,同时在整个频带范围内方向图的一致性得到了极大地提高。     

一种高增益Vivaldi超宽带天线

传统的Vivaldi天线具有超宽带优点,但存在定向性较差,且在工作频带的两端增益下降严重的问题。文中提出了一种高增益的Vivaldi天线,通过对传统微带线馈电结构的Vivaldi超宽带天线加载零折射率超常介质和轴向边缘梳状结构的矩形槽缝结构,提高了天线在整个工作频段内的增益。对所提出的天线进行了设计、优化和仿真分析,并制作天线样品,仿真和测试结果吻合良好。测试与仿真结果表明,在4~11 GHz的工作频段内,天线的回波损耗优于-10 dB;与传统Vivaldi天线相比,在整个工作频段内天线增益均有所提高,其中在工作频率的低端(4~6 GHz)天线增益提高2.5 dB,高端(9~11 GHz)增益提高1.5 dB。     

An Injection-Locked Frequency Divider With Multiple Highly Nonlinear Injection Stages and Large Division Ratios

An injection-locked frequency divider (ILFD) with multiple highly nonlinear injection stages is discussed. Implemented in a standard 0.18-mum CMOS technology, measurement shows that multiple division ratios from 6 to 18 are achieved while the locking ranges are all above 1.7 GHz without the need for additional tuning. The ILFD can be locked at the maximum injection frequency of 11 GHz with the power consumption no more than 7.2 mW from a 1.8-V power supply     

RF performance of diamond MISFETs

A cutoff frequency (f_T) of 11 GHz is realized in the hydrogen-terminated surface channel diamond metal-insulator-semiconductor field-effect transistor (MISFET) with 0.7 μm gate length. This value is five times higher than that of 2 μm gate metal-semiconductor (MES) FETs and the maximum value in diamond FETs at present. Utilizing CaF₂ as an insulator in the MIS structure, the gate-source capacitance is reduced to half that of the diamond MESFET because of the gate insulator capacitance being in series to the surface-channel capacitance. This FET also exhibits the highest f _max of 18 GHz and 15 dB of power gain at 2 GHz. The high-frequency equivalent circuits of diamond MISFET are deduced from the S-parameters obtained from RF measurement     

170 GHz和340 GHz CSMRs滤波器选频网络研究

为了实现倍频器多谐波输出,满足系统多频率需求,同时减少成本,增加系统集成度,引入了改进紧凑型悬置微带谐振单元（Compact Suspended Microstrip Resonators（CSMRs））滤波器,主要研究并实现了170 GHz和340 GHz双频段分别输出。仿真中分别设计170 GHz和340 GHz探针,引入CSMRs低通滤波器增加170 GHz对高频段的隔离,减小波导高度,提高WR.2.8波导截止频率,增加对300 GHz以下频段抑制,为了测试其输出特性和网络损耗,设计170~340 GHz背靠背模块。仿真结果为低通CSMRs滤波器满足在20~180 GHz通带内反射系数小于-18 dB,在266~520 GHz阻带内抑制度大于20 dB,背靠背结构仿真170 GHz与340 GHz频段反射系数均小于-15 dB,端口隔离大于30 dB,表现出良好的选频特性。测试结果表明:在170 GHz端口通带为150~185 GHz,反射系数小于-10 dB,损耗大于1.2 dB;在340 GHz端口,通带为306~355 GHz,反射系数小于-10 dB,损耗2 dB,两端口隔离度大于10 dB,最好60 dB。     

太赫兹折叠波导慢波结构的设计与微加工

从行波管工作的物理特性提出了一种获得折叠波导慢波结构参数的简单方法,给定工作频率和电压,能够获得折叠波导慢波结构的初始参数.设计了D波段的折叠波导结构来验证该方法,对其冷测特性如色散、耦合阻抗进行了分析.仿真结果表明,设计的折叠波导慢波结构在中心频率处具有较平缓的色散关系,在中心频率处耦合阻抗为3.5欧姆.在电子注电压为20.6 kV,电流为15 mA时,27 mm(50个周期)的折叠波导慢波结构在220 GHz具有13.5 dB的增益,3 dB带宽为11 GHz(213~224 GHz).同时讨论了折叠波导慢波结构的微加工工艺,并通过UV-LIGA工艺获得了实验样品.     

Active feedback microstrip leaky wave antenna-synthesiser designwith suppressed back lobe radiation

The design of an active leaky-wave antenna which integrates the antenna with a feedback synthesizer is introduced. The measurement result shows that the antenna has very low back lobe radiation compared with that of traditional single-terminal feeding leaky-wave antennas. Single frequency measurement shows that the radiated power difference between the main beam and back lobe is >15 dB at 8.2 GHz. For the designed feedback synthesizer antenna, the measured radiated power difference between the main beam and back lobe is >15 dB at 9.25 GHz, and the scanning angle is ~5° as the synthesizer frequency sweeps from 9.25 to 9.37 GHz     

An X- and Ku-Band 8-Element Phased-Array Receiver in 0.18-$mu{hbox{m}}$ SiGe BiCMOS Technology

This paper demonstrates an 8-element phased array receiver in a standard 0.18-mum SiGe BiCMOS (1P6M, SiGe HBT f_t ap 150 GHz) technology for X- and Ku-band applications. The array receiver adopts the All-RF architecture, where the phase shifting and power combining are done at the RF level. With the integrations of all the digital control circuitry and ESD protection for all I/O pads, the receiver consumes a current of 100 ~ 200 m A from a 3.3 V supply voltage. The receiver shows 1.5 ~ 24.5 dB of power gain per channel from a 50 Omega load at 12 GHz with bias current control, and an associated NF of 4.2 dB (@ max. gain) to 13.2 dB (@ min. gain). The RMS gain error is < 0.9 dB and the RMS phase error is < 6deg at 6-18 GHz for all 4-bit phase states. The measured group delay is 162.5 plusmn 12.5 ps for all phase states at 6-18 GHz. The RMS phase mismatch and RMS gain mismatch among the eight channels are < 2.7deg and 0.4 dB, respectively, for all 16 phase states, over 6-18 GHz. The 8-element array can operate instantaneously at any center frequency and with a wide bandwidth (3 to 6 GHz, depending on the center frequency) given primarily by the 3 dB gain variation in the 6-18 GHz range. To our knowledge, this is the first demonstration of an All-RF phased array on a silicon chip with very low RMS phase and gain errors at 6-18 GHz. The chip size is 2.2 times 2.45 mm² including all pads.