悬置微带线的过渡设计

设计了一种新型微带-悬置微带线和波导-悬置微带线的过渡结构。此过渡模型工艺简单、尺寸紧凑、加工精度不高,在较宽的频带范围内实现了较好的过渡特性。这种过渡设计可以改善悬置微带电路的应用范围,同其它电路或系统可以更好地综合应用。通过仿真设计和样品测试,在整个Ka频段,波导-悬置微带线过渡结构插入损耗小于0.75 dB。     

用于耦合回旋管信号的过渡电路设计

基于悬置微带线在太赫兹电路中的应用需求,设计了一种工作频率为1 THz的新型悬置微带线-E面喇叭天线过渡结构,用于接收/发射太赫兹回旋管信号并实现信号在不同媒介中高效率转换,过渡部分采用E面探针耦合形式,利用渐变线结构实现阻抗匹配.最终仿真结果为:0.96～1.06 THz频率范围内,回波损耗优于10 dB,频率为1 ...     

亚毫米波二倍频器的设计

亚毫米波在电磁波频谱中占有很特殊的位置,因此,在学术上有很重要的学术价值,但目前在国内对亚毫米波倍频源的研究还寥寥无几。建立了电路拓扑结构。器件以串联的方式安装于输入波导与悬置微带线连接处的混合结上,可满足偶次倍频的要求。通过ADS和HFSS等软件的联合仿真设计出180 GHz平衡式无源二倍频器,并对二倍频器电路进行了加工、制作和测试。     

一种220 GHz波导-悬置微带线过渡电路设计

波导-微带过渡电路是连接毫米波、太赫兹系统中平面电路与波导的重要结构,直接影响系统性能。设计了一种中心频率220 GHz的矩形波导-悬置微带线过渡电路。过渡采用探针耦合的形式,并使用渐变线结构实现宽带阻抗匹配,这种结构具有结构紧凑,易于加工,宽带和插入损耗低等优点。最终的仿真结果表明：在180~255 GHz的频带内回波损耗优于20 dB,插入损耗小于0.18 dB。这种结构可广泛应用于毫米波、太赫兹平面电路中。     

毫米波宽带二倍频器设计

基于鳍线/悬置微带线耦合器提出了一种适用于毫米波变容二极管的宽带平衡式二倍频器结构。鳍线作为二极管对的驱动输入端,同时提供直流偏置接地。二极管对的直流偏置电压由输出悬置微带/WR-22波导转换的探针馈入。结合宽带输入WR-42波导/鳍线转换、宽带鳍线/悬置微带线耦合器以及宽带悬置微带线/WR-22波导转换实现了覆盖整个Q频段的平衡式二倍频器。在输入功率为+20dBm,变容管反偏置电压1.2V时,输出33～50GHz的范围内倍频效率大于10%。     

(英) 基于石英基片工艺的D频段平衡式二倍频器设计

设计了一款D频段基于商用平面肖特基二极管DBES105a以及石英基片的二倍频器.通过对传统的用于平衡式混频器及倍频器的鳍线/悬置微带线巴伦耦合器进行改进,提出了一种方便为肖特基二极管外加偏置的平衡式倍频结构.首先,提出了一种适用于石英基片的波导/鳍线过渡结构,并且通过仿真及实验对该结构进行了验证,测试结果表明,这种过渡结构的损耗只有0.15 dB.在驱动功率为26.3 mW、外加反偏电压为0.4 V时,倍频器的测试最大输出功率为3.39 mW,对应倍频效率为12.9%.在外加偏置电压偏离最佳偏置点时,倍频器的输出功率从3.1mW降低到2.0 mW.这也说明:为了达到最大倍频输出功率,也需要为肖特基变阻二极管倍频器提供外加直流偏置.     

基于介质集成悬置槽线的差分至单端功分器北大核心CSCD

设计了一种基于介质集成悬置槽线的宽带差分至单端功分器。采用槽线与微带线耦合的差分过渡结构,实现了差分电路与单端电路的互连。在较宽的工作频率范围内实现了较好的共模噪声抑制。在10.52~15.58 GHz的频率范围内,测得差分端口处的回波损耗优于10 dB。输出端口在10.1~15 GHz的频率范围内保持15 dB以上的隔离度。差分工作模式下,功分器输出的两路信号具有幅值相等、相位相反的特点。所设计的电路基于多层板结构,将槽线及其核心电路悬置于多层板内置的腔体中,具有自封装、低辐射损耗等优势。     

悬置微带线滤波器的尺寸综合设计方法

针对基于经验公式设计的悬置微带线滤波器精度不高的问题,文中提出了悬置微带线滤波器的尺寸综合设计方法。建立悬置微带线滤波器的传输线谐振腔和耦合结构的等效电路模型并详细分析了耦合结构电抗斜率对传输线谐振腔的影响。通过全波仿真软件准确提取耦合结构的电抗斜率参数,逐级修正传输线谐振腔的物理长度,避免了耗时的全波仿真优化。最后,设计了一款5阶切比雪夫响应的悬置微带线滤波器,仿真结果与理论结果吻合良好,验证了设计方法的正确性和有效性。     

基于肖特基变容二极管和改进型CSMRs滤波器单级340GHz四倍频器

在四倍频器设计中首先对二极管进行I-V曲线、C-V曲线、等离子振荡和趋肤效应等进行计算,完成肖特基二极管电路建模;通过谐波和三维电磁仿真工具优化电路中各次谐波最佳阻抗值;通过引入改进紧凑型悬置微带线震荡器(Compact Suspended Microstrip Resonators(CSMRs))滤波器,成功将二次和三次谐波短路,同时减小长宽比,满足装配条件。实验表明,四倍频在334~346 GHz频段内输出功率均大于1 mW,最大输出4 mW,当驱动功率为100 mW时,最高效率可达3%。     

几种常用波导至微带线过渡器

要解决波导与微带线这两种传输媒介的过渡问题,波导至微带线过渡器的设计一直以来都是射频微波电路研究的重要课题之一,通过对近年来提出的八种新型的波导至微带线过渡器进行研究,根据其设计原理分成三类对其结构和特性进行分析。对从事有关设计的工程技术人员具有一定的借鉴作用。     

High-efficiency Q-to-W-band MIC frequency doubler

Integrated-circuit phase-lock oscillators are extremely difficult to develop above 60 GHz because of circuit losses. A viable alternative is to use a frequency doubler. A Q-to-W-band (40 to 80 GHz) frequency doubler has been developed using integrated-circuit suspended stripline. A conversion loss of less than 6.5 dB has been achieved with the output frequency at 80 GHz. This high efficiency was obtained by an innovative input and output matching circuit design. The advantages over a waveguide doubler include large reductions in size, weight and cost.     

多阳极220GHz倍频器单片设计

介绍了一款基于GaAs肖特基二极管单片工艺的220 GHz倍频器的设计过程以及测试结果。为提高输出功率,倍频器采用多阳极结构,8个二极管在波导呈镜像对称排列,形成平衡式倍频器结构。采用差异式结电容设计解决了多阳极结构端口散射参数不一致问题,提高了倍频器的转换效率和工作带宽。对设计的倍频器进行流片、装配和测试,测试结果显示：倍频器在204～234 GHz频率范围内,转化效率大于15%;226 GHz峰值频率下实现最大输出功率为90.5 mW,转换效率为22.6%。设计的220 GHz倍频器输出功率高,转化效率高,工作带宽大。     

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。     

G-band metamorphic HEMT-based frequency multipliers

Two monolithic G-band active frequency multipliers have been designed and fabricated using coplanar-waveguide technology. The monolithic microwave integrated circuits are a frequency tripler for an output frequency of 140 GHz and a 110-220-GHz frequency doubler. The tripler demonstrates a maximum conversion gain of -11 dB for an input power of 9 dBm, whereas the doubler achieves a conversion gain of -7 dB for a 2.5-dBm input signal. The circuits have been realized using two InAlAs/InGaAs-based metamorphic high electron-mobility transistor processes with different gate lengths of 100 and 50 nm, respectively.     

基于肖特基阻性二极管的140 GHz二倍频器

介绍了一种基于肖特基阻性Z-极管的140GHzZ-倍频器,该倍频器采用矩形波导内嵌石英基片微带电路,通过四肖特基结正向并联结构提高驱动功率承受能力。倍频设计中应用了自建精确二极管三维电磁模型、宽带电磁耦合结构和宽带阻抗匹配结构,以提高仿真结果和实际器件的吻合度。测试结果表明：在频率为65GHz一75GHz,功率为20dBm的驱动信号激励下,二倍频器输出频率为130GHz～150GHz,输出功率为3．3dBm～8．0dBm,倍频损耗为11．7dB～16．3dB。在23dBm-24dBm的最大驱动功率激励下,倍频器最大输出功率达11．2dBm／136GHz,基本达到了成像雷达的应用性能指标。     

340 GHz GaN大功率固态倍频链

随着太赫兹技术的应用和发展,对大功率太赫兹固态源的需求愈加迫切。文中基于GaN肖特基二极管(SBD)工艺设计并制造了具有高功率输出的170 GHz和340 GHz太赫兹倍频器,实现了340 GHz大功率太赫兹固态倍频链。采用多管芯GaN SBD提高器件功率承载能力,综合开展电路优化设计提升倍频性能,通过仿真研究和实验测试,验证了倍频器设计的有效性和先进性。170 GHz倍频器的实测峰值输出功率达到580 mW,倍频效率为14.5%。340 GHz倍频器的实测峰值输出功率为66 mW,倍频效率为12.5%。该太赫兹固态倍频链性能优良,在太赫兹系统中具有重要的应用价值。     

High performance MM-wave balanced mixers for Ka band down converters

The design and development of mm-wave fin-line and crossbar suspended stripline balanced mixer with GaAs beamlead diodes for Ka-Band downconverters is described. A conversion loss of 5.9±0.6 dB over the frequency band 32 to 36 GHz has been achieved in a crossbar stripline structure, and 6.5±0.7 dB over the frequency band 26.5 to 40 GHz in a fin-line with suspended stripline structure. Integrated circuit components, such as suspended stripline filters and transitions were also developed.     

A frequency doubler for 200 GHz with a planar Schottky varactor

A frequency doubler for 200 GHz utilising a planar surface channel Schottky varactor was designed, constructed and tested. The doubler employes novel split-waveguide mount design with two sliding backshorts at both input and output waveguides. The theoretical maximum efficiency of the doubler is 44.0 % with input power level of 32 mW and the maximum output power is 16.5 mW with input power level of 50 mW. The measured maximum efficiency of the doubler was 7.1 % and the maximum output power was 2.6 mW     

Millimetre Wave Signal Generation Using Monolithic HEMT Technologies

We have designed, processed and tested monolithic 40GHzfrequency doublers and amplifiers using enhancement and depletionHEMT processes. The passive parts included microstrip, coplanarwaveguide and lumped component circuits. The on-chip measuredoutput power of frequency doublers at 40GHz was +2dBm and the conversion loss was 2–;5 dB. The EHEMT doublersoperated at low input power level from a single DC supply andthe CPW passive parts enabled economical design. The integratedsystem of depletion PHEMT doubler and amplifier chips enclosedin hermetic packages delivered +10 dBm output powerat 38GHz frequency band. This is the first time that the applicationof enhancement mode HEMTs in frequency doublers is reported andcompared to the performance with depletion mode HEMTs. We haveproven that EHEMT and DHEMT frequency multiplier circuits areefficient solutions for local oscillator use in modern millimetrewave systems.     

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.