通带可调的吸收式频率选择表面设计

本文提出了一种具有透射窗口可调的双吸收带的吸收式频率选择结构,该结构可以实现电磁隐身通信一体化。该结构具有一个动态可调的传输窗口,且每个不同的传输窗口两边都具有一个吸收带。此频率选择结构是由具有吸收式频率选择反射特性的结构和具有传输特性的波导结构构成,其中吸收式频率选择反射结构包括上层加载集总电阻的有损层和下层加载变容二极管的无损层以及一层金属地层,三者结合实现了吸收-反射-吸收的频率选择反射的功能,波导结构是由一个矩形波导中间内部加载一个变容二极管组成,将两个结构组合而成实现了带内透射可调带外吸波特性的功能。仿真结果表明,该吸收式频率选择结构在反射率低于-10dB的频带范围内为4.8-16.7GHz,相对带宽为110.7%,透射窗口可以实现在11.04-7.7GHz范围内调谐,调谐带宽达到34.3%,并且插入损耗都小于1dB。     

基于渐变折射率超表面的宽带高增益端射天线

提出了一种基于渐变折射率调制超表面的紧凑、宽带化、高定向性端射天线。该天线采用阶梯微带线-槽线结构作为馈线、准八木天线作为馈源、所设计渐变折射率超表面作为寄生结构,既可实现天线带宽拓展,又具有增益提升效果。仿真结果表明,天线可以在紧凑化尺寸情况下(尺寸为0.644λ₀×0.729λ₀×0.017λ₀,λ₀为中心频点所对应的自由空间波长),实现3.66～9.13 GHz频带内的良好阻抗匹配,相对带宽为85.5%,同时,在宽频带范围内,天线的增益浮动在4.78～8.81 dBi,且具有良好稳定的辐射特性。所提出的紧凑、宽带高定向性端射天线可以应用于空间受限的走廊、隧道等平台环境中。     

一种频率选择性高零点可控的宽带滤波贴片天线

文中提出一种频率选择性高、增益稳定、小型化的宽带滤波贴片天线。通过在贴片天线的地板加载U型槽,TM₀₁模式在带内激发,同时,一个辐射零点在高频通带附近产生。为了引入额外的谐振点和辐射零点以增加带宽和实现较高的频率选择性,一对直槽蚀刻在贴片上。最后,为了进一步增强带外抑制水平,U型微带线被加载到贴片天线上。该天线在18.5%(1.91～2.31 GHz)的相对带宽内实现了稳定的增益(6.4±0.6)dBi,实现了频率选择性高的特点,并且带外抑制水平高于14.5 dB。除了带内的宽带特性和带外的高频率选择性,该天线的尺寸为0.54λ₀×0.54λ₀×0.04λ₀。     

导带不连续性对InGaAsP/InGaAs UTC PD带宽的影响

研究了导带不连续性对InGaAsP/InGaAs单行载流子高速光探测器(UTC-PD)的3dB带宽的影响。研究结果表明,由于导带不连续性的存在,使得3dB带宽降低。导带不连续性越大,3dB带宽越低。通过增加隧穿系数、收集层厚度、收集层掺杂浓度和减小吸收层掺杂浓度可以在一定程度上消除导带不连续性带来的不利影响。研究结果还表明,增加隧穿系数、收集层厚度和减小吸收层掺杂浓度这三种方法在消除导带不连续性不利影响的同时又有各自的缺点,而适当增加收集层掺杂浓度是最为有效的一种方式。该研究结果可以为UTC-PD的设计提供理论指导,特别是采用UTC结构的波导型光电二极管。     

高选择性透射的双吸收带FSR设计

本文提出了一种带有高选择性透射窗口的双吸收带的频率选择吸波器.该吸波器具有一个可近乎透明传输的通带,并且在这个透射窗口两边分别具有一个高效吸收带,同时对不同非损耗层的设计,该透射窗口可以具备高选择性.此吸波器采取双层平面结构,包括上层的电阻性损耗层和下层的非损耗的带通频率选择表面层,两者的结合就实现了吸波-透射-吸波的...     

全W波段宽带波导双工器研究

为解决下一代毫米波超宽带探测及雷达系统中谱段覆盖不足的问题,文中提出一款W波段宽带波导双工器的设计,能实现两个宽带谱段信号的分离和合并。首先提出基于波导混合网络原理的波导型双工器架构设计;其次,结合高通滤波器结构,提出全W波段波导双工器的优化设计;最后,基于数控CNC技术对该W波段双工器进行制备。该双工器不仅能够实现宽带频分/频合和通道间高隔离性能,且具有高频段、易工艺实现的简单结构。实际测试结果表明该双工器能够将W波段划分为75～94 GHz和94～110 GHz两个频段(3 dB相对带宽分别为22.6%和15.7%),两通道内插入损耗分别约为-0.5 dB和-0.6 dB,通道间隔离度基本优于-15 dB,且实测性能均与仿真数据一致。此外,该W波段波导双工器易被扩展至太赫兹频段应用。     

基于吸收式频率选择反射结构的波导缝隙阵列天线RCS缩减设计

本文提出了一种具有吸收式频率选择反射(AFSR, absorption frequency selective reflection)特性的超材料结构,可用于降低波导缝隙阵列天线带外和带内结构模式的雷达散射截面(RCS)。该结构厚度仅为0.16λ,吸收性能主要归功于中间层上表面集总电阻,吸波率最高可达99%以上,带内反射损耗小于1dB,从而保证天线辐射性能不受影响。将其加载到波导缝隙阵列天线的金属表面上,同时与辐射缝隙保持一定的距离,仿真结果表明加载该结构后波导缝隙阵列天线的反射系数、方向性和波瓣宽度基本保持不变,工作频带为8.87GHz-9.03GHz,在中心频率8.96GHz处增益提高了3.47dBi。     

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。     

消除波导厚度变动影响的高分子宽带耦合器设计

针对高分子光波导制造工艺中波导芯厚度的均匀性难以控制的实际困难,提出了采用抗波导芯厚度误差的宽带波导耦合器回路结构的解决方案,并给出了优化设计的理论和方法。在实测了含氟聚酰亚胺薄膜的色散特性的基础上,采用该方法做了中心波长为1550nm、带宽为120nm的3dB含氟聚酰亚胺波导耦合器设计。该器件的三维BPM仿真运行结果表明,在上述带宽上,波导芯厚度变动在7-8μm的范围内,器件的功率输出比保持了(50±0.9)%的良好特性。     

Ka波段行波管带内谐振尖峰问题的仿真与优化

针对Ka波段空间行波管进一步扩展的工作频带需求,在工作带宽内出现谐振峰振荡的现象,通过对行波管输出系统中同轴-波导转换结构的传输线理论分析和CST软件仿真,确定了工作带宽高端出现的驻波比的谐振尖峰是由此结构激励高次模TE₁₁引起的,优化了结构参数,将带内尖峰移除工作频带外,避免了驻波、增益平坦度以及群时延等关键频域指标影响宽带信号失真的问题。     

新型电阻膜吸波体在封装辐射抑制中的应用

为抑制封装系统中无意的电磁辐射,设计了一种单元尺寸为0.079λ_L×0.079λ_L、厚度为0.057λ_L的新型电阻膜超材料吸波体结构.该电阻膜超材料吸波体通过在玻璃基板的两侧溅射氧化铟锡薄膜,并在顶层设计图案化的强耦合结构实现了超带宽吸收.通过仿真和实物测试证实了该吸波体结构在17～41 GHz频率范围内具有90%以上的吸收率.为了进一步研究其电磁辐射抑制能力,将该吸波体应用于封装系统模型中,仿真结果显示在18～47 GHz频率范围内3 m辐射电场明显降低,最佳抑制效果达到18 dB.所有结果表明所提出的电阻膜吸波体具有小型化、超宽带、极化不敏感和角度稳定的特性,其良好的辐射抑制能力为封装系统的辐射超标问题提供了新的解决思路.     

基于GaAs IPD的小型化高选择性X波段宽带带通滤波器

文中设计并实际开发了一种基于砷化镓(Gallium Arsenide, GaAs)集成无源器件(Integrated Passive Device, IPD)技术的小型化高选择性宽带带通滤波器。首先，所提出的带通滤波器是通过引入集总参数谐振器来设计的，以实现高选择性和宽带性能。其次，进一步研究了实现高选择性和宽带性能的工作原理。最后，为了证明所述性能，基于GaAs-IPD技术设计、制造和测量了一个紧凑型高选择性宽带带通滤波器。该滤波器工作频率覆盖了整个X波段(6～13 GHz),相对带宽为74.0%,带外实现了四个传输零点，从而实现了高选择性和良好的带外性能，芯片尺寸为0.05λ₀×0.03λ₀。比较了实测结果与电磁仿真结果，验证了该设计的可行性。     

一种基于互补谐振结构的宽带共模噪声滤波器

提出了一种用于高速差分信号传输的宽带共模噪声滤波器,采用在差分线正下方参考地平面上刻蚀内外互补的共面波导1/4波长谐振器和Z字形短路枝节线来实现。滤波器采用内外互补耦合λ/4开路枝节线谐振器结构,有效减小了横向尺寸,利用Z字形枝节线增大互感以改善滤波器的带内增益平坦度,最后用级联实现了共模噪声抑制阻带的展宽。仿真和测试结果表明,该滤波器在4.1~12.5 GHz频率范围内实现了20 dB的共模噪声抑制,共模阻带相对带宽(FBW)为101%,尺寸仅为0.78λ_g×0.18λ_g(15.8 mm×3.6 mm),其中λ_g为阻带中心频率处对应的波长。且该结构在实现共模噪声宽带抑制的同时,还可有效保证差分信号传输特性良好。     

基于频率选择表面的太赫兹双通带滤波器研究

目前双频带频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)结构存在的通带选频性能有限。为了提高太赫兹频段通带滤波器件的性能,设计了一种基于频率选择表面的太赫兹双通带滤波器。该器件主要由三层正四边形的同心金属铜环组成,中间加载了介质衬底。金属层与衬底的厚度均为0.04λ,其中λ为低频波段的波长,单元尺寸为0.15λ。根据等效电路法分析了该结构产生双频通带的原因,并对设计的结构优化作了进一步的讨论。通过改变等效电路元件的参数等价地调整了原始结构的几何参数。仿真结果与理论计算基本吻合,优化后的器件可在2.74 THz和8.17 THz两个中心频率处实现通带滤波。低频处的-1 dB通带范围为2.24～3.25 THz,插入损耗为-0.05 dB;高频处的-1 dB通带范围为7.63～8.71 THz,插入损耗为-0.12 dB。滤波特性曲线的陡峭度好且相对带宽均超过10%。该结构尺寸小,频率选择性好,角度稳定性高,可用于太赫兹频段的宽频带滤波,对未来的太赫兹通信具有重要的应用价值。     

基于电学拓扑结构拓展FBAR滤波器带宽研究

该文研究了一种薄膜体声波谐振器(FBAR)采用并联电感和外匹配电路的拓扑结构实现宽带滤波的方法。使用Comsol软件对FBAR进行三维结构仿真,并提取最优电极形状(变迹五边形)对应曲线到ADS中联合外匹配电路进行频带拓展,外匹配电路中的电感L_s取值直接影响滤波器带宽。经调节,最终在谐振器串联谐振频率f_s=1.97 GHz,并联谐振频率f_p=2.03 GHz的情况下实现了21.15%的相对带宽,此时对应的3 dB带宽为419 MHz, 1 GHz处的带外抑制为11.616 dB。     

W波段低电压宽带过模矩形同轴曲折波导行波管的研究（英文）

提出了一种具有高频率、宽频带和低电压特点的矩形同轴曲折波导慢波结构,所提出的矩形同轴曲折波导工作于过模状态,工作频率较高,同时具有不错的传输特性。设计了一种宽带的双脊加载的波导-同轴转换器,其带宽可以覆盖矩形同轴曲折波导行波管的整个工作频带。所设计的矩形同轴曲折波导行波管工作电压和电流分别为3230 V和150 mA,慢波结构长度为32 mm,PIC仿真结果表明,在76～110 GHz频率范围内,其输出功率超过13.7W,在108GHz频点,输出功率达到最大值,约为27.4W,对应的射频效率为5.65%。     

W波段低电压宽带过模矩形同轴曲折波导行波管的研究

提出了一种具有高频率、宽频带和低电压特点的矩形同轴曲折波导慢波结构,所提出的矩形同轴曲折波导工作于过模状态,工作频率较高,同时具有不错的传输特性。设计了一种宽带的双脊加载的波导-同轴转换器,其带宽可以覆盖矩形同轴曲折波导行波管的整个工作频带。所设计的矩形同轴曲折波导行波管工作电压和电流分别为3230 V和150 mA,慢波结构长度为32 mm,PIC仿真结果表明,在76～110 GHz频率范围内,其输出功率超过13.7 W,在108GHz频点,输出功率达到最大值,约为27.4 W,对应的射频效率为 5.65%。     

宽频带四端口馈源网络系统设计

展宽现有卫星通信频段的带宽是增大通信容量的有效途径之一。为将C波段通信接收频段带宽展宽为3.625~4.800 GHz,发射频段展宽为5.850~7.025 GHz,该文设计了一种宽频带、结构紧凑、双线极化四端口馈源网络系统,通过采用宽带正交模耦合器与E面侧壁耦合T-接头宽带频率双工器,拓宽了馈源网络的工作带宽,由于该工作频带超过了标准波导的工作带宽,网络各部件的设计采取了非标波导,该文设计了八边形过渡波导解决了系统各部件在整个频带内的匹配问题。研发和测试了该馈源网络系统,测试与仿真结果吻合良好。实测结果表明,所有端口电压驻波比小于1.35,插入损耗小于0.5 dB,收发隔离度大于95 dB。     

W波段宽带SIW背腔缝隙天线

W波段（75~110 GHz）的电磁波大气吸收率低、波长短、可用频带宽,在雷达、通信等领域应用广泛.文章设计了一种W波段基片集成波导（substrate integrated waveguide,SIW）背腔缝隙天线,-10 dB的阻抗带宽达到28.6%（78.93~105.24 GHz）,覆盖了W波段75%的频带范围.天线采用双层基片结构.上层为SIW谐振腔及四条辐射缝隙构成的谐振辐射单元,谐振腔内同时存在TM₁₃₀与TM₃₁₀混合模、TM₃₂₀模以及TM₃₃₀模三种高次模,和辐射缝隙一起形成多谐特性,实现带宽拓展;底层为通过耦合缝隙馈电的集成波导,易于扩展成平面网络,构建高增益背腔缝隙天线阵列.该天线频带宽、交叉极化低、剖面低、易于与平面微波电路集成、加工成本低,具有良好的应用前景.     

基于扇形基片集成波导的三频带通滤波器设计

该文提出了一种60°扇形基片集成波导谐振器,然后在谐振器中加载一排金属通孔,对其TM₁₁₀、TM₂₁₀和TM₁₂₀模进行扰动,最后利用扰动后的场模式,在60°扇形基片集成波导谐振器的基础上设计了一款结构紧凑的三频带通滤波器。通过分别引入互补开口环谐振器和源-负载耦合结构,改善了滤波器的频率选择特性。3个通带的中心频率分别为5.61 GHz、7.41 GHz和8.77 GHz,3 dB带宽分别为148 MHz、298 MHz、347 MHz。滤波器的测试与仿真结果基本吻合。