用于微波组件的LTCC Wilkinson功分器设计

基于LTCC工艺,设计了一种可用于微波组件的新型三维Wilkinson功分器,设计指标为:工作频带介于2.2～2.7GHz,插入损耗<0.5 dB,隔离度>20 dB,驻波比<1.30.使用HFSS软件为该功分器建立了模型并进行了仿真计算.仿真结果表明:该功分器在工作频带内的插入损耗<0.3 dB,隔离度>20dB,驻...     

基于ADS与HFSS的带状线功分器的设计与实现

阐述了一种新颖的仿真方法用于设计带状线功分器,该方法将ADS与HFSS联合使用,并以一款带状线功分器的设计为例,在较短时间成功制备出工作频率700~2 700 MHz,回波损耗小于-22 dB,插入损耗为3.1 dB(含分配比),带内波动小于0.1 dB,隔离度大于20 dB的高质量带状线功分器。通过比较仿真和测试结果,两者基本一致,这表明该仿真方法可大大提高仿真效率,缩短研发周期。     

改进K型单刀四掷射频MEMS开关

针对射频器件小型化以及5G通信发展的需求，设计了一款射频微机电系统（RF-MEMS）单刀四掷开关。该开关由一个改进型K型功分器和六个单刀单掷开关级联构成，并基于硅基MEMS工艺进行制造。其中，改进型K型功分器由多个Y型功分器串并联构成。改进的开关各端口具有插入损耗小和隔离度高的特点。最终流片的测试结果显示：该单刀四掷MEMS开关的插入损耗优于2.8 dB，隔离度优于29 dB。     

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GaAs衬底的功分器芯片设计

依据Wilkinson功分器原理,将四分之一波长传输线等效为集总参数电路,在GaAs衬底上设计并实现一款20～30 GHz宽带功分器芯片。通过工艺线提供的衬底设置和电磁仿真软件建模仿真优化,功分器的测试结果和仿真结果具有较高的一致性。芯片尺寸为0.9 mm×0.7 mm×0.1 mm。探针台在片测试结果表明,功分器芯片在设计带宽20～30 GHz内,插入损耗小于4 dB,隔离度大于20 dB,输入回波损耗和输出回波损耗均优于15 dB,具有低损耗、高隔离、驻波好、面积小、成本低的优良特性。     

从S波段到毫米波段的可重构功分器设计研究

为满足毫米波可重构通信系统需要,文中设计了毫米波可重构威尔金森功分器.首先在S波段设计了基于PIN二极管的可重构功分器电路和原型;然后在此基础上把原理外推到K/Ka频段,通过参数提取方法重点研究PIN二极管寄生参数的影响及其最佳匹配方式;最后设计了K/Ka频段的可重构功分器原型,并进行了仿真和测试.实测结果表明,K/Ka频段可重构功分器在工作带宽内,双路导通模式下端口1到传输端口（端口2和端口3）的插入损耗小于4.92 dB,传输端口之间的隔离度大于15.8 dB;单路导通模式下插入损耗小于1.65dB,端口1和隔离端口之间的隔离度大于22.4 dB,实测结果与仿真结果基本一致.使用场路联合仿真的方法基于PIN二极管设计可重构功分器,在K/Ka频段考虑寄生参数的影响,设计的可重构功分器模型准确、结构简单,适合可重构系统应用.     

一种基于LTCC的宽带一分三滤波功分器

为实现射频系统中微波器件的宽带化、小型化,设计了一款具有滤波性能的功分器。该滤波功分器创新性地将带通滤波器与一分三功分器级联在一个封装器件中,大大减小了体积且解决了阻抗不匹配问题。其中带通滤波器采用四级半集总结构,加入耦合电容版提高滤波性能,一分三功分器采用LC集总结构,实现了小型化。利用ADS软件进行二维仿真,利用HFSS软件进行三维模型的仿真。本文设计的一分三滤波功分器尺寸仅为3 mm×5.6 mm×1.5 mm,工作频带为1.8～2.2 GHz。仿真后的结果为:插入损耗小于7 dB,回波损耗优于19 dB,隔离度优于17 dB,所设计的滤波功分器满足性能要求,且具有小型化高性能的应用优势。     

Q波段双通道幅度控制多功能芯片

设计了一款Q波段的双通道多功能单片电路,其内部集成了威尔金森功分器、六位0.5 dB步进数控衰减器和单刀双掷开关。在设计过程中,开关单元电路采用三级并联结构,有效降低电路插入损耗,提高隔离度;数控衰减器单元采用多节并联T型结构,改善高频段插入损耗和衰减精确度指标。通过以上设计方法,该单片电路在40~50 GHz插入损耗为10 dB,隔离度为26 dB;能够实现幅度控制步进0.5 dB,最大衰减量31.5 dB。     

基于槽线的太赫兹同相和反相功分器设计

根据接地共面波导(GCPW)和槽线的结构特点,首先设计并仿真验证了一种由接地共面波导到槽线的功分器;然后根据槽线横截面的电场分布特性,设计了一种GCPW-槽线-GCPW结构的同相功分器和反相功分器。仿真结果表明,同相功分器在175~225 GHz范围内的插入损耗优于4 dB,回波损耗优于9.6 dB;反相功分器在185~215 GHz范围内的插入损耗优于4 dB,回波损耗优于10.5 dB,幅度不平衡度小于0.24 dB,相位不平衡度小于1.3°。相比其他太赫兹功分器,本文设计的功分器在插入损耗和回波损耗相当的情况下,具有更简单、紧凑和易于集成的结构。     

一种宽带十六路功率分配器的设计方法

本文讨论了一个倍频程的4-8GHz的十六路功率分配器（简称功分器）的设计方法。采用2节四分之一波长阻抗变换线的带状线结构,利用仿真软件建立模型,把2路功分器作为子模型,引入16路功分器模型,进行优化仿真和调整,得到理想参数值,并进行电路布局,大大的提高了设计效率。功分器封装盒体约165mm×48mm×8mm,体积小、重量轻。在整个频带内插入损耗小于1.4dB,驻波比小于1.5,隔离度达到20.5dB,幅度不平衡度小于0.6dB,相位不平衡度小于5°,满足设计需要。该设计方法适用于倍频程带宽的多路功分器的设计制作,有很好的实用性和推广性。     

50W Ka频段固态功率放大器设计

阐述了3 dB分支波导定向耦合器、波导—微带双探针过渡、改进型波导T型结的原理,介绍了一种4路功率分配/合成网络。提出了一种8路功率分配/合成器,其结构具有插入损耗低、输入驻波好、幅度相位一致性好等优点。研制了50 W Ka频段固态功率放大器,由驱动级放大器、8路功率分配/合成器和8个7 W功放模块组成,在29~31 GHz频率范围内实现了大于50 W的线性输出功率,合成效率高于80%。     

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.     

基于功率反射法的E 型可重构功分器

基于对功率反射电路和级联传输线的分析计算,提出了一种新型分配比可重构方法。奇-偶模分析表 明,当改变功率反射电路中级联传输线的电长度时,可以实现任意范围的功率分配比连续可调。在此原理的基础上,利 用E 型调谐电路代替级联传输线,设计了一款工作在2. 45 GHz 的E 型可重构功分器。仿真和实物测试得到,当E 型 调谐电路中变容二极管的偏置电压在0~20 V 范围内改变时,可重构功分器的功率分配比可以在-21. 3~22 dB 之间连 续可调,同时回波损耗和隔离度均优于20 dB,插入损耗低于1. 3 dB。     

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%。     

毫米波固态功率放大器的高效合成器

介绍了毫米波固态功率放大器的应用与发展现状,提出了一种新颖高效的2×2鳍线叠层式毫米波宽带功率合成结构,利用三维电磁场软件HFSS建模仿真,在32～36 GHz带内回波损耗小于-20 dB,插入损耗小于0.1 dB,与实测结果符合较好,据此研制出10 W功率模块。并设计了低损耗八合一空间波导合成器,实测带内回波损耗小于-20 dB,插入损耗小于0.25 dB,最终研制出在32～36 GHz内输出功率大于70 W的饱和脉冲固态功率放大器,合成效率为87%以上,合成效率较高。     

A V-band planar narrow bandpass filter using a new type integrated waveguide transition

A surface mountable planar narrow bandpass filter is proposed and demonstrated at V-band. The filter is constructed using an integrated waveguide in an alumina substrate employing a novel microstrip line to waveguide transition. The insertion loss per one transition is less than 0.1 dB over 43 to 73 GHz. A fabricated three-pole Chebyshev filter exhibits an insertion loss of 3 dB with a 3.3% bandwidth at a center frequency of 62 GHz and the return loss is better than 15 dB in the passband.     

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.     

毫米波宽带高功率结环行器的研制

为了满足某宽带发射机系统的需求,需研制全Ka波段（26.5～40 GHz）的宽带波导结环行器。本文采用Y形脊波导中心结形式,多级切比雪夫阶梯阻抗匹配器实现环行器宽带阻抗匹配,利用HFSS优化环行器结构。设计的环行器实验结果为：在26.5～40 GHz范围内,插损不大于0.45 dB,隔离不小于19.5 dB,驻波不大于1.4,通过60 W平均功率实验。     

A Fast 3-mm Ferrite Switch (Correspondence)

A tetrahedral waveguide junction type of switch has been developed for use in the millimeter region. The design employs a permanent magnet such that the switch operates in the transmission state without any external dc power. By applying a current pulse it switches from the transmission state to the reflective state in 400 ns and back to the transmission state in less than 200 ns. Over the frequency range of 95.5 to 97.2 GHz the switch exhibits a maximum insertion loss of 1.0 dB and a minimum isolation of 25 dB.     

一种新型波导-基片集成波导转换器设计

本文提出了一种新型波导-基片集成波导转换器的设计方案。矩形波导中的电场通过该对极鳍线转换器后在基片集成波导中传输。该转换器的优点是：结构形式简单,长度短,带宽较宽。利用HFSS 仿真对过渡段结构进行了优化, 30G到40G 的频率范围内,插入损耗小于0.13dB,回波损耗优于20dB。背靠背插入损耗小于0.22dB,回波损耗优于20dB,相对带宽大于25%。