分层基片集成波导功分器及宽带功率放大器研制

基于矩形金属波导-多层基片集成波导(RWG-MLSIW)功分器技术实现了宽带功率合成.RWG-ML-SIW结构组成比较简单,就是将一组基片集成波导层叠并紧密地插入到矩形金属波导内,通过这种结构方式,可以方便地设计出宽带、低插损功分器和合成器.实际设计并制作了一个X波段四路功率放大器,在8.5～12.4GHz频段内,该功放最大功率输出约为8.6W(连续波),合成效率大于52.5%,其中在11GHz频点上合成效率可达73%.测试结果表明这项技术可方便地用于微波与毫米波固态功率放大器设计.     

紧凑型基片集成波导功率合成放大器研制

 设计、制作了一个X波段紧凑型结构的四路功率合成放大器,合成功放在10.4GHz上的1dB压缩点输出功率P_1dB约为8W(连续波),在9.79~10.62GHz范围内,合成效率大于50%,在10.21GHz上其最大合成效率约为80%.该合成功放无源结构是由一对四路对称梳状功分器采用背靠背方式组成,功分器输入输出端口均包含基片集成波导-微带转接结构,以便于功分/合成器与其它平面器件相连接.测试结果表明这项技术可方便地用于小型化、模块化微波与毫米波合成功放设计.     

一种新型Ka频段功率合成放大器的设计

为了提高Ka频段功率放大器的输出功率,设计了一种新型的毫米波波导内空间功率合成放大器.采用魔T功率合成器和波导-微带双探针转换实现的波导内空间功率分配/合成网络,在毫米波频段实现了宽带、低损耗、幅相对称的四路功率合成放大器.该毫米波功率合成放大器的合成效率,在25~29 GHz高于82%,在25~28 GHz高于86%.     

Ka波段20W连续波宽带固态功放设计

采用空间功率合成与电路功率合成相结合的功率合成方式,设计了一款工作于Ka波段的连续波宽带20W功率放大器。采用分支波导电桥组合双探针波导-微带转换结构作为基本功率分配/合成单元,然后通过低损耗的4路波导T型结外合成,借助HFSS软件进行仿真优化,依托精密的机械加工技术,进而实现高效率的16路功率合成。测试结果显示：在Ka波段f0-5GHz到f0＋5GHz的频带范围内,该功率合成放大器带内最大饱和输出功率为29.5W（44.7dBm）,最大合成效率达92%。     

Ku频段80W连续波空间功率合成放大器设计

提出一种基于WR-140波导功分/合成器与波导-微带双探针过渡相结合的高效空间功率合成方案,并采用GaAsMMIC为推动放大级,MFET为末级功率放大器的两级放大结构,在15.7～16.2GHz频率范围内合成了饱和最大44W连续波功率。接着,采用一种具有渐变匹配结构的宽带波导功分/合成器将两个上述功放模块合成,在15.7～16.2GHz频率范围内实现了饱和最大82W连续波功率输出,合成效率最高达85%,附加效率高于14.5%,在Ku频段实现了高效合成与大功率连续波输出。     

6-18GHz超宽带功率放大器脊波导合成技术研究北大核心

介绍了一种6-18 GHz超宽带脊波导合成结构。该脊波导合成结构包括微带到脊波导的过渡结构、E面T型脊波导合成结构和H面T型脊波导合成结构。基于该脊波导合成结构,采用8只GaN MMIC功率芯片,设计了一款超宽带固态合成功率放大器,测试结果表明在6~18 GHz的频带内,固体合成功率放大器连续波输出功率达90 W以上,合成效率大于90%,功率附加效率大于15%。     

无基片空间合成的220 GHz三次倍频电路研究

基于四阳极结同向串联型GaAs平面肖特基二极管,设计并实现了无基片空间合成的220 GHz三次倍频电路。采用四支肖特基二极管协同工作,在脊波导小片上下两侧各倒装焊接两支肖特基二极管,构成上下反向结构。采用场路结合的方式,对倍频电路的倍频效率进行了仿真。仿真结果显示输入功率为300 mW,输出频率为213~229 GHz时,倍频效率大于3%;采用E波段功率放大器推动三次倍频电路,获得了倍频器输出功率。测试数据表明,驱动功率为300 mW时,输出频率为213~229 GHz时,输出功率大于5 dBm,倍频效率为1%~2%。     

Ku波段宽带大功率多芯片合成设计

设计针对多个Ku波段宽带MMIC功率放大芯片进行大功率合成.对波导多路功率合成结构进行了分析,基于单个Ku波段6W功放单片,进行了16路的功率合成,研制出了工作在12～17 GHz,带宽达到6 GHz的固态功率放大器.通过测试发现该固态功率放大器的输出功率≥70 W,功率增益≥15 dB,工作电压48 V,效率≥16％...     

毫米波宽带波导功率合成器设计

毫米波宽带功率放大器是毫米波电子对抗系统的关键部件之一,宽带低损耗的波导合成器是实现毫米波宽带大功率合成放大器的关键。根据设计目标,分析比较了四端口波导合路器和无耗三端口波导合路器的优缺点,提出了毫米波宽带波导合成器的设计方案,用电磁场仿真软件HFSS对宽带波导功率合成器进行了建模和设计仿真,并制作了工作频率范围在26~40 GHz的功率合成器,对测试指标和仿真曲线进行了对比分析。实际测试结果表明,设计的波导合路器具有良好的工程实用价值。     

一种高线性宽带功率合成的射频功率放大器

针对5G通信微基站,提出一种基于GaAs异质结双极晶体管（HBT）工艺,芯片面积为1.3 mm×1.4 mm的高线性宽带宽的射频功率放大器。该放大器采用了异相功率合成方式和J类输出匹配的方法,在两路功率放大器的输入输出端引入了90°相移以及J类模式确定最佳负载阻抗,以此实现高线性宽带宽的特性。在5 V电源和2.85 V偏置电压下,室温条件下测试结果表明,该功率放大器在2～3 GHz频带内,小信号增益为36±0.5 dB。然而在2.4～2.8 GHz频带内,该功率合成结构的功率放大器拥有饱和输出功率大于36 dBm,功率附加效率大于38%。在5G-NR,带宽100 MHz和4G-LTE、带宽20 MHz的调制信号下,在2.4～2.8 GHz工作频带测试,放大器的输出功率为22 dBm,邻近信道功率比（ACPR）约为-43 dBc。     

新型半模基片集成波导镜像转接段的研究

本文提出了半模基片集成波导的镜像转接段设计,并对其功率分配方面的应用展开了研究.首先分析了半模基片集成波导应用于功分器设计的局限性,然后提出了通过镜像转接方式来实现具有双侧开口面的新型半模基片集成波导镜像转接段.通过仿真分析和实验测试验证了半模基片集成波导镜像转接段结构及其设计方法的可行性.最后设计了基于镜像转接段且具有对称结构的半模基片集成波导三路功分器.该功分器的仿真结果与实验数据表明,采用镜像连接段的半模基片集成波导器件具有良好的传输性能,有助于拓宽半模基片集成波导在功率分配网络设计方面的应用.     

Behaviour of Electron Beams in Increasing Magnetic Fields Z α(α><1)†

The behaviour of electron beams in magnetic fields varying as Z ^α ( α><l) is described, both for compression and scalloping, for electrons emitted from completely or partially shielded cathodes. It is shown that the beams emitted from completely shielded cathodes experience a stronger compression with their cross section reducing as the square of the increase in the magnetic field, while this convergence for the electrons emitted from partially shielded cathodes is considerably less, being only proportional to the increase in the magnetic field. From the point of view of scalloping the latter beams are superior, in that their fractional ripple remains constant regardless of the amount of compression, whereas in the former class of beams this parameter increases as the square root of the ratio of the magnetic field to the entrance value. These results are independent of the manner of the increase of magnetic field, making it, therefore, possible to use increasing fields that go over smoothly to the almost constant values, that are needed for r.f. interaction with these compressed, high density, small cross section beams.     

小型化T 隔板多层基片集成波导滤波器设计

基于LTCC 工艺设计并制作了一种多层T 隔板基片集成波导(TSSIW)滤波器。该滤波器以TSSIW 谐振腔为基础,利用其灵活的同层与异层的耦合方式实现四阶交叉耦合结构,并节省60% 以上的电路面积。实验结果显示滤波器中心频率为9. 4 GHz,工作带宽为500 MHz,通带最小插入损耗小于2. 5 dB,回波损耗优于15 dB,表明该滤波器具有体积小、易于集成的特点,同时保持了TSSIW 优秀的频率选择性和寄生响应。     

一种宽带紧凑型基片集成径向波导功分器设计

分别设计了一分四和一分八的宽带紧凑型基片集成径向波导（SIRW ）功分器,通过馈电探针的阶梯化方式,使常规一分四和一分八SIRW功分器在回波损耗小于-15 dB条件下的相对工作带宽由原先的6％和15％分别提高至58％和61％,仿真得到的带内插耗分别在-6．25 dB和-9．25 dB以内。为了验证仿真数据的准确性,对一分四功分器进行了测试,测试结果性能良好,满足工程使用要求。     

基片集成波导梳状交替相位功分器

利用基片集成波导技术在单层印制电路板上设计了微波功分器,通过调节感性金属柱的位置,实现了相邻端口的输出相位相差180度的特性,实验测试结果与仿真结果吻合良好.     

宽带基片集成裂缝波导空间功率合成器

谐振式裂缝波导空间功率合成器,尽管有较高的合成效率,然而其狭窄的工作带宽(3 dB相对带宽不到5%)、繁琐的机械加工工艺和笨重的体积等缺点,极大地限制了它的进一步应用。为了克服以上缺点,采用行波技术和基片集成波导(SIW)技术,研制出了轻便的宽带基片集成裂缝波导空间功率合成器,它的相对工作带宽可达到30%以上,加工工艺为传统的平面工艺,其尺寸、重量和加工成本大幅减小,加工精度和生产效率大幅提高。     

一种基于介质集成波导腔的小型化滤波器

为了实现介质集成波导滤波器的进一步小型化,通常要改进其谐振腔;通过在传统的介质集成波导谐振腔中心位置插入一个短路销钉,并且将其上金属平面与腔体四周的金属壁绝缘可以实现其体积的小型化.采用这种小型化谐振腔,设计了四腔微带滤波器,工作在2.8 GHz,相对带宽14.3％.最终加工了这个原型滤波器,仿真和测试结果吻合良好.相比采用传统的介质集成波导谐振腔的滤波器,这个滤波器尺寸可以减小到其1/4以下.     

一种新型基片集成波导双模带通滤波器

综合基片集成波导和双模滤波器两种前沿技术,设计了一种新型微波带通滤波器结构,该滤波器结构简单,无载品质因数高达10 000。同时,通过使用凹型过渡方式,解决了基片集成波导与微带线的过渡问题,从而方便了滤波器和有源微波电路的集成。文章设计的滤波器中心频率在5.63 GHz,通过TE102和TE201两种模式耦合,产生一个传输零点,极大的改善了阻带效果。实验表明,通带内反射损耗S11优于25 dB,3 dB带宽达60 MHz。     

基于半模基片集成波导的高速数据传输系统

提出了基于半模基片集成波导(HMSIW)互连的高速数据传输系统,并实现了单通道7.5Gbps 的高速数字信号传输。对传统SIW 互连传输系统进行了改进,设计加工了新型HMSIW 波导互连,替换传统SIW 波导互连,使得信道传输带宽和系统传输速率显著提高。在相同主模截止频率条件下,HMSIW 的工作带宽为SIW 的两倍,而其宽度尺寸仅为SIW 的一半。仿真与实测结果显示论文提出的HMSIW 互连传输系统与文献提出的传统SIW 互连传输系统相比,前者的最高传输速率是后者的1.5 倍。