Low-Microwave Loss Coplanar Waveguides Fabricated on High-Resistivity Silicon Substrate

分别在普通的低阻硅衬底、带有3μm厚氧化硅介质层的低阻硅衬底和高阻硅衬底上设计并制备了微波传输共面波导.结果表明,低阻硅衬底导致过高的微波损耗从而不能使用,通过加氧化硅介质层,微波损耗可以大大减少,但是需要较厚的氧化硅厚度.直接制备在高阻硅衬底上的共面波导在所测试的26GHz的频率范围内获得低于2dB/cm的微波损耗,而且工艺十分简单.     

在高阻硅衬底上制备低微波损耗的共面波导

分别在普通的低阻硅衬底、带有3μm厚氧化硅介质层的低阻硅衬底和高阻硅衬底上设计并制备了微波传输共面波导.结果表明,低阻硅衬底导致过高的微波损耗从而不能使用,通过加氧化硅介质层,微波损耗可以大大减少,但是需要较厚的氧化硅厚度.直接制备在高阻硅衬底上的共面波导在所测试的26GHz的频率范围内获得低于2dB/cm的微波损耗,而且工艺十分简单.     

基于XeF_2硅刻蚀工艺的低阻硅衬底低损耗共面波导

在低阻硅(1~10Ω.cm)衬底上采用XeF2硅腐蚀工艺成功制备了长度为2 mm、结构尺寸为w/s=40/60μm间断悬浮和全悬浮两种结构的共面波导。SEM照片显示器件释放后的悬浮结构未出现粘附或破裂现象。通过WYKO三维形貌观察得到两种结构共面波导悬浮信号线最大翘曲量分别为10μm和16μm。微波性能测试结果表明两种悬浮结构共面波导在1~10 GHz频率范围内插入损耗分别低于4.5 dB/2 mm和3.2 dB/2 mm,远小于制作在低阻硅衬底上的普通共面波导插入损耗9.4 dB/2 mm;在1~3 GHz频率范围内插入损耗分别低于0.54 dB/2 mm和0.17 dB/2 mm,小于制作在高阻硅(1 400~1 500Ω.cm)衬底上普通共面波导的插入损耗0.55 dB/2 mm。     

FR4基板金属底板共面波导传输线阻抗特性研究

为了提高基于FR4基板的射频电路板天线端口阻抗匹配的性能,利用FDTD方法对基于FR4基板的金属底板共面波导传输线特性阻抗与端口回波损耗进行了计算.在理论分析的基础上,对FR4基板金属底板共面波导传输线进行了实际的加工,加工的基板厚度为1.5mm,中心导带分别为1mm、1.5mm和1.7mm,槽宽分别为0.2mm、0.3mm和0.4mm.利用矢量网络分析仪在1MHz～3GHz频段内对S11进行了测试,从测试结果可以看出,高频部分与理论计算结果比较一致,3种尺寸的金属底板共面波导传输线回波损耗均在-10dB以下,考虑加工误差与焊接工艺,第3种结构的阻抗匹配性能最好.     

非对称宽边耦合CPW微波滤波器的散射参数设计

非对称支持宽边耦合共面波导可看作是非均匀介质中的非对称耦合传输线 ,文中在非均匀介质中的非对称耦合传输线散射参数的基础上 ,推导出非对称宽边耦合共面波导的散射参数。利用所得散射参数研制了非对称支持宽边耦合共面波导滤波器 ,试验结果表明采用散射参数进行电路分析和设计的有效性。设计研制了f =3～ 5GH z的带阻滤波器 ,采用微波复合介质板 (εr=9.6、厚度为 0 .8m m) ,底层填充介质为聚四氟乙烯材料(εr=2 .1) ,上层为空气 ,上、下宽边耦合共面波导的中心导带宽度为 w =3mm ,槽宽为 sg=0 .50 mm ,长为 1=12 .57mm。上、下共面波导距离屏蔽盒顶、底的高度为 h1=10 mm。引出线采用微带渐变线进行阻抗匹配。这些为非对称支持宽边耦合共面波导在三维 (多层 )微波集成电路中的应用奠定了基础     

一种新型六路功率分配合成网络的研究分析

本文指出了在二进制功率的合成方式中存在的缺点,同时也给出了波导——微带探针过渡以及3dB分支波导定向耦合器的基本原理。介绍了改进型分支波导三路功率分配器,本结构有很多的优点,比如耗能低、驻波好、端口隔离度较高等等。对于目前合成方式中存在的缺点,介绍了一种新型的基于波导Ka频段六路功率分配合成网络,本结构的主要组成部分是3dB分支波导定向耦合器、改进型分支波导三路功率分配器以及E面波导——微带探针过渡。     

一种新型Ka频段六路功率分配/合成网络

指出了二进制(2n)功率合成方式的不足,介绍了波导—微带探针过渡和3 dB分支波导定向耦合器的原理。提出了改进型分支波导三路功率分配器,该结构具有损耗低、驻波好、幅度相位一致性好和端口隔离度高等优点。针对现有合成方式的不足,提出了一种新型基于波导的Ka频段六路功率分配/合成网络,该结构由改进型分支波导三路功率分配器、3 dB分支波导定向耦合器和E面波导—微带探针过渡组成。     

基于3 dB 定向耦合器的0.14 THz 功率分配器设计方法

介绍了一种基于3 dB 定向耦合器的0.14 THz 功率分配器设计方法。由于太赫兹频段的器件尺寸越来越小型化、微型化,特别是对于功率分配器中的核心结构,造成精密机械加工方式难以实现。典型的波导3 dB 定向耦合器结构是90电桥结构,其耦合缝隙之间的间距仅有不到0.5 mm,这样的尺寸是机加时产生的应力难以承受的。通过分析波导定向耦合器支路间的相位关系得出:如果耦合缝隙的间距增加到半波长的整数倍,支路间的相位差仍为90,但这样变化的结果是带宽的降低。通过耦合缝隙间距的适度增加,降低了机加的难度,工作相对带宽降到10%。经仿真分析,结果得到了验证。加工的样品测试结果表明,在0.133 ~0.147 THz 的频率范围内,插入损耗小于1 dB,回波损耗小于-20 dB。     

紧凑型毫米波功率合成/ 分配器研究*

介绍了两种在传统波导魔T上改进的具有共面臂的波导魔T功率合成/分配器和一种采用电阻膜片 提高端口匹配隔离度的基于模式转换器的径向功率合成/ 分配器,并给出了这些功率合成/ 分配器的特性仿真和测 试结果。这些功率合成/ 分配器均适用于毫米波频段,具有高隔离度、小型化、易加工等特点。     

一种新型超宽带微带巴伦的设计

根据接地共面波导和耦合微带线设计了一类新型超宽带微带巴伦（平衡／非平衡转换器）。与传统基于共面波导和共面带状线的微带巴伦相比，该新型微带巴伦采用低介电常数介质基板制作，结构紧凑、成本低廉。设计和制作了一个50n非平衡到50n平衡馈电转换的微带巴伦，通过有限元的数值仿真和网络分析仪测试，证明了该超宽带微带巴伦具备优异的超宽带特性，从0．1GH：到12.6GHz的频率范围，测试得到的馈电端口反射系数低于-10dB，插入损耗小于3dB。     

无功功率及其相关概念的深度理解

有功功率、无功功率、视在功率和功率因数是电工学中非常重要的基本概念,贯穿电气工程专业课程体系的始终。一些本科教材体系中存在着对这些概念——特别是无功功率概念的模糊引导,导致歧义产生。典型的误解是把电源与负载间存在功率交换视为无功功率产生的必要条件。这种歧义影响了电气工程专业学生及其从业人员对这些概念的理解和应用。本文通过一些典型实例,深入阐释这些概念的内在含义,以期消除歧义,提高教学效果。     

电力市场环境下系统运行安全性的优化问题

保障合理的系统运行安全性有利于总体电价的降低。对于不同的市场体制,提出了基于社会效益最大化和在不影响电网公司用户经济利益前提下的电网公司效益最大化两种安全性优化方法的数学模型,并给出了一种简化实用算法。在新的辅助服务优化模型中,网络结构、运行方式、辅助服务价格、停电损失、切负荷赔偿价格及所考虑的安全性校验措施等因素均将对辅助服务的购买产生影响,从而影响系统运行的安全性。经仿真验证,该方法是可行的。     

有关无功负荷最优分配的一个常用算例的修正

本文讨论了"电力系统分析"课程中有关无功功率最优分配的一个常用算例,指出了目前解析中的问题,并作了修正.由于系统中没有平衡节点来补充线路中的有功损失,确定各发电机的有功出力时需要考虑有功网损的影响.分配无功负荷时应将无功平衡方程、有功平衡方程和等微增率准则建立的方程联立求解.计算结果显示,考虑了线路有功网损之后,能够同时满足有功功率平衡和无功功率平衡,无功负荷的最优分配与有功负荷的分配有关.     

一种新的关于风光互补发电IGBT逆变系统的设计

节能和环保已成为当今世界的两大主题。利用风能、太阳能发电是对两种最为理想、无污染的绿色再生资源的利用,目前已成为开发研究的一项重大课题。而如何解决好风能、太阳能、柴油机互补发电系统中的匹配问题是此课题的关键。文章介绍了在DSP微处理器的控制下,一种新的方法实现风机充电控制、太阳能充电控制、柴油机发电控制与逆变系统的结合,实现了系统的优化控制。     

选择性有源滤波器治理12脉波整流器的谐波

文章介绍12脉波整流器应用选择性有源滤波器抑制谐波电流和补偿无功,采用基于瞬时功率理论的谐波和无功电流检测方法。对有源滤波器和负荷系统进行仿真,并对仿真结果进行详细分析。仿真结果表明：基于瞬时功率理论的谐波和无功电流检测方法可以准确、实时地检测出三相电流中的任意次谐波及无功电流,有源滤波器抑制11次和13次谐波电流,并补偿无功。     

SoC设计中的低功耗策略

低功耗设计已经成为片上系统(SoC)设计的主题.当今的设计已经从过去的性能、面积二维目标转变为性能、面积和功耗的三维目标.本文深入探讨了片上系统设计中的低功耗设计策略,在晶体管和逻辑门级、寄存器传输级和系统结构级各设计抽象层次上阐述了低功耗设计所面临的问题,并给出了各级的低功耗优化策略.     

采用pq瞬时功率理论的三相电压源变换器的研究

瞬时有功和无功功率理论,即Pq瞬时功率理论,得到了广泛的研究和实际应用。本文基于pq瞬时功率理论,分析了三相有源电力滤波器三种主要控制策略的工作原理,包括瞬时功率恒定策略、电流波形正弦策略、广义Fryze电流控制策略,另外简要分析了三相有源电力滤波器的另一种同步功率传输控制策略,并在三相供电电压平衡和对称的条件下,将pq瞬时功率理论应用到三相电压源PWM整流器中,采用MATLAB/SIMULINK进行较为深入的仿真分析,获得了非常满意的结果。结果表明,相比平均功率理论,采用pq瞬时功率理论,三相电压源变换器具有响应快、控制简单等优点。     

卫星移动通信终端的低功耗设计

低功耗设计是电子产品设计的重要环节,特别是对工作在野外环境的卫星移动通信手持终端类产品而言,低功耗设计是延长终端待机时间和使用寿命的重要途径。在对通信产品整机及各类组成单元功耗产生原理分析的基础上,分别从整机、单元电路、主要元器件及FPGA代码设计等几个方面入手,讨论了采用通用元器件设计的卫星通信终端的低功耗设计方法,并给出了改进设计后的低功耗设计效果。     

相量变换在正弦电路功率分析中的应用

本文介绍了相量变换原理及其在正弦电路功率分析中的应用.基于复功率等于电压相量与电流相量共轭积的定义,得出了复功率与有功功率和无功功率的关系;建立了有功功率、无功功率、复功率及复交流功率与瞬时功率的关系,进而仅基于瞬时功率的守恒性便证明了上述功率也满足守恒性.由于这些功率守恒性的证明不需要特勒根定理为基础,因而有助于学生在学习特勒根定理之前理解交流电路功率的守恒性.     

基于交流电路中功率因数的分析

在交流电路中,把电源所供给的有功功率与电源的视在功率之比称为功率因数即cosφ(电压电流相位差的余弦)。交流电路中的功率因数并非在任何情况下都是cosφ;以整流电路为例,列举几个电路实例,详细地推导出计算有功功率,视在功率及cosφ的正确表达式,并说明其物理意义。