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。     

基于周期缺陷地结构的毫米波加脊半模波导滤波器

提出了一种基于周期缺陷地结构的可集成毫米波加脊半模波导滤波器。该滤波器利用了波导的高通特性以及周期缺陷接地结构的宽带抑制特性,从而构建了有效的通带滤波器。测试表明,该滤波器的3 dB通带范围为39.4～45.4 GHz,中心频点为42.4 GHz,3 dB相对带宽为14.1%,带内最低插入损耗为2.4 dB,位于44.2 GHz,高频带外抑制在58 GHz达40 dB。该滤波器的横截面相比矩形波导滤波器减小了约64 %,有利于电路小型化、集成化。随着5G通信向毫米波频段发展,这种小型化毫米波滤波器在5G通信中有着广阔的应用前景。     

太赫兹功率放大单片封装技术研究

本文对太赫兹功率放大单片封装技术进行研究，主要包括波导-微带垂直过渡和模块内的模式谐振抑制技术.不同于常规的矩形探针平面过渡，本文提出了一种基于分叉探针的垂直过渡结构，适用于多层电路排布的系统/模块封装，并在WR-4波导频段（170～260 GHz）进行了背靠背结构的实验验证，在整个波导频带内，回波损耗优于16 dB，单个过渡的插入损耗约0.42 dB，这包括了波导模块接触不良造成的额外的损耗.为进一步降低过渡损耗，提出了一种开口谐振环结构，用来抑制不良接触导致的电磁泄漏，使过渡损耗降低为原来的一半.此外，为避免功率放大模块内部发生模式谐振，提出将电磁带隙结构设置在平面传输线的上腔来抑制高次模的激励、传输和谐振.应用上述技术对工作于210～230 GHz的功率放大单片进行封装及测试.在210 GHz，小信号增益达到最大值20.75 dB，单端封装损耗约0.8 dB；在217 GHz达到最大输出功率15.6 dBm，与芯片手册数据吻合较好.     

一种新型毫米波矩形波导-微带过渡结构

介绍了一种新颖的、适用于毫米波频段的矩形波导-微带过渡电路结构。该过渡电路具有插入损耗低、频带宽、重复性好的特性。其矩形波导E面相对于微带电路面,以及电磁信号传输方向的位置与脊波导-微带过渡相同。该过渡电路的微带线与波导的转换部分采用非接触式结构,并设计了可调节元件,从而在有一定加工误差的条件下改善其产品传输特性。利用高频仿真软件CST,在Ka频段进行了优化仿真,并对利用其优化值所设计的一对背靠背的电路实物进行了测试,在32～40 GHz的频率范围内,插入损耗小于2.36 dB,回波损耗大于7.22 dB;在整个Ka频段内,插入损耗小于3.49 dB。     

一种新颖紧凑的微带-鳍线过渡

提出一种新颖的微带-鳍线过渡结构,该模型结构简单,尺寸紧凑,可以在较宽的频率范围内实现较低的插入损耗和回波损耗.对微带-单侧鳍线过渡的电路原理和传输特性进行了分析与研究,在此基础上拓展设计了微带-双侧鳍线和微带-单脊鳍线的过渡结构,并将具用于宽带鳍线谐波混频器中.在18～32GHz频率范围内,对一个背靠背对称结构的微带-单侧鳍线过渡电路进行测试,单个过渡电路的插入损耗约小于0.8dB.这种过渡设计在微波毫米波鳍线混合集成电路设计中,可以得到广泛的应用.     

太赫兹宽带分谐波混频器设计

太赫兹分谐波混频器的变频损耗、噪声系数等指标与基波混频器相近,且本振频率为射频频率的一半,大大 降低了本振源的设计难度和制作成本,是高性能太赫兹接收前端的关键部件。本文介绍了一种覆盖全波导带宽的太赫 兹宽带分谐波混频器的设计,对电路中射频波导至悬置带线过渡结构和本振中频双工器进行仿真和优化设计。并以 0.14~0.22THz 分谐波混频器为例进行设计和制作,测试结果表明0.14 ~0.22THz 分谐波混频器在全波导频段内最大变频 损耗低于15dB,中频3dB 带宽大于20GHz。     

一种基于LTCC 技术的脊基片集成波导（SIW）到微带的过渡结构

介绍了一种基于LTCC 技术的脊基片集成波导（SIW）到微带的过渡结构。将传统脊波导到微带过渡的设计思路,运用于基于LTCC 技术的基片集成波导（SIW）到Rogers5880 基片微带的过渡设计中,实现了LTCC SIW 到Rogers5880 基片微带的宽带过渡。从仿真结果可以看出,在25.2GHz 到40GHz 的频带内,回波损耗S11 小于-15dB, 插入损耗优于-0.2dB。     

Ka波段低噪声放大器的研制

毫米波低噪声放大器是毫米波接收系统的关键部件,本文设计的毫米波低噪声放大器采用BJ320波导口输入输出和微带探针过渡结构实现波导结构到微带平面电路的过渡,使用MMIC芯片微组装工艺实现电路的制作,在工作频带内,测得该低噪声放大器的增益大于16 dB,噪声系数小于2.7 dB,达到了工程使用的要求。     

Ka波段波导-微带探针过渡结构设计

为满足微波电路中低损耗的应用需求,基于多种基板设计了微带平面法向与波导电磁波传播方向平行的Ka波段波导-微带探针过渡结构,给出了过渡结构的设计方法及相关参数的计算公式,完成了基于三种不同基板的探针过渡结构的建模与仿真优化,并进行了制作、测试和对比分析。该过渡结构具有插入损耗小、回波损耗低、加工简单、易于互连等优点,实测结果表明：在36～40 GHz频段内,0.254 mm厚石英介质探针过渡效果最好,回波损耗优于-15 dB,插入损耗小于0.5 dB。测试结果满足实际需求,具有广泛的实际工程应用价值。     

基于脊波导结构的太赫兹超宽带双工器设计

在射电天文领域,为了实现更宽频带内多谱线同时观测任务,要求太赫兹超导相干接收机向更宽带方向发展。针对下一代太赫兹超宽带接收机的应用需求,提出了一种频段覆盖180~ 420 GHz(相对带宽达87%)的超宽带脊波导双工器设计,主要包括：180~300 GHz频段和320~420 GHz频段宽带脊波导滤波器设计与变换;超宽带太赫兹多级耦合型脊波导双工器优化设计。仿真结果表明该结构能够在180~300 GHz和320~420 GHz频段双工工作,回波损耗整体优于15 dB,通道间隔离度达20 dB以上。