级联微带线宽频带90°Lange耦合器设计

随着科技日新月异的发展,电路的集成性越来越高.为实现小型化且更具稳定性的耦合器,选取有较宽工作带宽、较小体积、且易于集成和实现的Lange耦合器结构.采用Lange耦合器级联的方式,实现更紧密的耦合关系,从而在减小耦合器尺寸的情况下,实现更宽的工作频率.通过软件的联合仿真,对比单级和级联的Lange耦合器的传输性能,设计一款可应用于1.3～3 GHz的级联微带线宽频带90°Lange耦合器.结果表明,该级联的Lange耦合器具有稳定的相位差和较小的回波损耗,尺寸约19.26 mm×28 mm,可直接应用在微波天线中.     

1～1.5GHz宽带梳状线电调滤波器的研究与设计

介绍了一种宽带梳状线电调滤波器的设计方法。推导出微带线自电容和互电容与耦合系数的表达式,通过研究耦合系数对调谐带宽的影响,提出了实现宽带调谐的优化方法,给出滤波器的微带线尺寸设计公式。设计了调谐范围为1～1.5GHz、插入损耗小于7.5dB、1dB相对带宽为4%±1%的连续电调梳状线滤波器。     

基于螺旋平面线圈的感应电能传输技术研究

提出了一种适用于电动感应电能传输的螺旋平面线圈,以解决充电距离过小和对停车位置要求过高的问题。由线圈的几何参数得到耦合系数,同时使用工作在稍高于谐振点的等效LLC串联谐振逆变装置,进行松耦合状态下的补偿。通过理论分析,建立了包含输出调节特性的封闭方程组,试验结果验证了理论分析模型的准确性,并以此为基础设计耦合器参数。实验结果表明,螺旋平面线圈电磁耦合器具有较高的充电效率和稳定的充电电压。     

矩形波导定向耦合器特性分析

根据小孔耦合理论,简单介绍矩形波导单孔定向耦合器的最佳技术指标;为了实现宽频带、弱耦合、最佳耦合平坦度、高方向性等指标,需要设计一种新型的矩形波导多孔定向耦合器,分别对耦合孔位置、耦合孔数目、端口驻波比、耦合孔分布方式及耦合孔间距等影响定向耦合器耦合平坦度、方向性指标的因素做出详细的分析,在此基础上,采用基于切比雪夫孔阵分布的矩形波导多孔定向耦合器,从而实现了全频段耦合平坦度为±0.4dB,方向性大于30dB的矩形波导多孔定向耦合器。     

一种微带线到带状线宽带垂直耦合过渡结构

针对基于微波多层介质板的微带线到带状线过渡问题,提出了一种微带线到带状线宽带垂直耦合过渡结构,通过地层的圆形开孔完成微带线与带状线椭圆形贴片间的电磁耦合与匹配设计,实现了微波信号在微波多层介质板内跨层传输。将微带线到带状线宽带垂直耦合过渡结构在三维电磁场仿真软件中进行了建模,并对背对背结构进行了仿真、加工与测试。测试结果表明,在7~13 GHz的频带范围内输入输出回波损耗小于-12 dB,插入损耗最小为1.48 dB。该微带线到带状线宽带垂直耦合过渡结构具备了良好的性能,同时具有电路结构简单、加工方便等特点,在微波电路设计方面具有较高的实用价值。     

中压配电网载波通信卡式电感耦合器耦合模型

为满足载波信号在中压配网电缆线路的耦合通信要求,需要高耦合效率的卡式电感耦合器。提出一种中压配网载波通信卡式电感耦合器耦合模型,并对其耦合效率进行了分析。首先在卡式电感耦合器结构型式及电缆线路结构特征基础上,分析卡式电感耦合器的耦合机理。然后结合罗氏线圈与松耦合变压器模型,推导卡式电感耦合器的耦合数学模型,修正卡式电感耦合器互感系数。并利用ansoft电磁软件搭建仿真模型,验证所推导的卡式电感耦合器耦合数学模型的正确性。最后利用耦合器数学模型及仿真模型,分析卡式电感耦合器不同影响因子:耦合器磁环气隙、磁环相对磁导率、绕组匝数以及耦合器骨架尺寸对电缆侧电压耦合效率的影响。仿真结果与计算结果均表明,所提耦合器数学模型能够准确地反映耦合器的耦合情况,为电力线载波技术在智能配电网中的实用化提供了较好的分析方法和理论依据。     

一种具有高抗偏移特性的通用复合式IPT耦合器

为实现高效高可靠的感应式无线电能传输(inductive power transfer,IPT),其耦合机构的原边和副边侧线圈应保持精准对齐,但在很多应用中线圈偏移不可避免。因此,文中提出一种具有高抗偏移特性通用复合式IPT耦合器,该复合式IPT耦合器通过结合一个4线圈的BP耦合器和一个高阶的PS-S或S-SP补偿网络,可有效实现高抗偏移能力,适用于任意补偿网络。同时,高阶网络的接入,使得BP耦合器原边或副边同一侧两个交叠的线圈可有效解耦,简化设计。另一侧两个交叠的线圈虽仍然相互耦合,但其参数设计只需考虑交叉耦合足够小即可,进一步简化BP耦合器的设计难度,无需迭代重复设计。最后,基于该复合式IPT耦合器构建一台3kW的抗偏移IPT系统,采用S-S补偿网络,输出不受负载和耦合变化影响的恒定电流,适合于电动汽车电池充电场合,实验结果验证了理论分析的正确性。     

XLPE电力电缆局放的电磁耦合检测法的研究

综合分析了各个参数对电流耦合器幅频特性的影响 ,设计并研制了具有最优幅频特性的罗戈夫斯基线圈型电流耦合器。与 IEC-2 70推荐的电容耦合法进行比较 ,电磁耦合法具有较高的灵敏度。通过对存在缺陷的XLPE电力电缆线段的检测表明 ,电磁耦合法能较好的反映其局部放电特性。     

可实现效率提升的一种水下无线充电系统研究*

为了提高水下航行器的充电便捷性,水下无线充电系统得到发展,但同时水下无线充电技术仍然存在充电传输效率较低、传输功率较低的问题。而充电传输效率和功率与补偿网络的选取和耦合器的形状、参数等相关,因此实现对补偿网络和耦合器的优化对于无线充电系统传输效率和功率的提升有重要意义。首先,对磁感应耦合式无线充电电路中补偿网络选用原边串联-副边并联补偿方式,对传输功率、效率进行理论推导和分析。其次,对耦合器的尺寸结构进行仿真建模,得到参数符合的耦合器。在此基础上,建立水下无线充电仿真系统进行仿真,得到仿真参数。最后,进行器件选取和驱动电路、原副边电路PCB板的设计制作,进而搭建了一台无线充电系统样机平台进行实验,并得到实验结论。     

微带线控制的磁流体微环光开关结构、原理与设计

提出了一种微带线控制的磁流体微环光开关芯片结构,其中硅基微环谐振器波导的内外两侧集成有环状金属微带线,且两个环状金属微带线中所通电流方向相反。当芯片上覆盖有铁磁流体时,通过改变输入到金属微带线的电流大小可实现光开关功能。以单个微环谐振器情形为例,描述了这种铁磁流体开关结构的优化设计过程,仿真分析了微环周长、输入输出硅线波导与硅基微环之间耦合比及磁场强度等参数对磁流体微环光开关特性的影响。研究表明,在1550 nm工作波长处,只需施加150 Oe的开关磁场(对应的微带线电流约为447 mA)即可实现消光比为10 dB的微环光开关功能。     

扇形短截线结构的椭圆微带低通滤波器设计

传统微带滤波器采用开路短截线形式,结构简单,易于设计,但是阻带衰减不够大,寄生通带抑制不充分,而且结构不紧凑。为了克服这些缺点,介绍了扇形短截线等效为电容和高阻抗微带线等效为电感的微带滤波器设计方法。并按此方法设计制作了1GHz椭圆微带低通滤波器。经过测试,该滤波器插入损耗小于1.5dB,阻带衰减60dB,阻带宽度超过通带3倍频以上,满足设计需求。结果表明,采用扇形短截线结构设计的微带滤波器,在物理尺度和滤波性能上比传统直短截线结构的微带滤波器更具优势。     

Crosstalk analysis between finite-length microstrip lines in neighborhood

If two transmission lines such as microstrip lines are set in the neighborhood, a coupling or crosstalk phenomenon may be generated between them. When the coupling level is low, the phenomenon can be considered as a coupling of external fields by one transmission line to the other transmission line; a set of nonhomogeneous differential equations with regard to a line voltage and current holds approximately. The fields can be obtained by estimating vector potentials of currents on the line section and the terminals in terms of a terminal voltage and current of the line concerned. Thus, a solution to the equations can be obtained in expression of a four-port network. Estimation of the coupling between microstrip lines is made by applying the terminal conditions to the expression. To confirm the theory, an experiment has been conducted; the experimental results are in good agreement with the theory. © 1998 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 123(2): 8–15, 1998     

基于非均匀FDTD混合算法的微带电路电磁耦合分析

微带电路包含微带线以及电路元件等局部精细结构,采用传统的FDTD方法进行电磁波照射PCB板电磁耦合的全波模拟,因网格剖分得很细,导致网格量大,计算效率低下.将非均匀FDTD方法与多网格集总元件FDTD方法结合起来,形成一种新的FDTD混合算法,模拟了电磁脉冲对带有集总元件微带电路的电磁耦合,能够快速计算得到集总元件上耦合产生的瞬态电压和电流响应.通过与有限积分法软件的仿真结果进行对比,验证了该时域混合算法的正确性,并分析了不同电磁脉冲类型以及微带线线间距对微带电路电磁耦合的影响.     

Quasi‐log‐periodic microstrip antenna with closely coupled elements

This paper proposes a method of constructing a log‐periodic microstrip antenna. Log‐periodic technique is considered to be useful for improving the characteristics of a microstrip antenna (MSA) which is narrow band in nature, without giving up the advantages of low profile and light weight. The radiating elements are coax‐fed and arranged on one side of the common feed line behind the ground plane. This arrangement necessarily decreases the element spacings, and increases the mutual coupling between elements. The coupling effect has acted to fill up the inactive frequency regions. Larger coupling between elements due to the necessarily dense arrangement enables obtaining wide‐band frequency characteristics. An example five‐element case proves that the present method is useful, giving a gain of 6 to 10 dBi over a bandwidth of about 20%. © 2000 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 132(2): 58–64, 2000     

谐振环测量低温共烧陶瓷介电常数研究

介绍了微带谐振环法测量低温共烧陶瓷介电常数的原理和计算方法,通过软件仿真分析了不同的谐振环耦合间距,线宽和接地孔对谐振环法计算和仿真结果的影响,分析表明应该使用较小的耦合间距,阻抗适中的线宽和足够小的接地孔间距,只有这样才能保证测量的准确性.最后给出了实际制作的谐振环测试电路尺寸,并由实际测试结果计算出4.48 GHz和21.975 GHz两个频点的相应介电常数分别为5.82和6.066,符合厂商给出5.9±0.2的范围,证明了该方法的可行性和准确性.     

High-Q and low-loss matching network elements for RF and microwavecircuits

Experimental and theoretical results for microstrip line characteristics are included for several polyimide thicknesses and microstrip conductor widths. A closed-form expression for the equivalent dielectric constant of a multilayer dielectric structure is also derived to use with commercial CAD tools to design MMICs. Test data is also included for compact inductors processed using multilayer and multilevel plating on GaAs     

一种宽频带微带线垂直过渡结构设计

针对微波多层电路的微带线垂直过渡问题,提出了一种新型的、适用于毫米波频段的微带线垂直过渡结构,通过微带线上的补偿结构实现了匹配设计,使得微波信号在微波多层结构中跨层传输.该过渡电路结构具有信号传输损耗小、频带宽,易于加工的特性,在微波电路设计方面具有较高的实用价值.将该微带线垂直过渡结构在三维电磁场仿真软件中进行了建模,并进行了实物加工和测试.实物测试结果表明,在0.5～38 GHz的频带范围内插入损耗小于2.7 dB(含两个K-2.92 mm接头及微带传输线损耗),回波损耗大于9 dB.     

Effect of dc biasing on YBCO/STO/LAO tunable microstrip filters

Abstract

One of the critical design aspects in ferroelectric tunable microstrip filters is choosing the right bias configuration, for large tunability as well as to maintain the filter's passband characteristics. This work is based on strontium titanate (STO) ferroelectric thin-film based tunable microstrip filters for cryogenic temperature applications. Large tunability factors have been demonstrated in YBCO/STO/LAO two-layered microstrip filters when operated at or below 77 K. The effect of the dc electric field (primarily responsible for tuning) and critical design parameters such as the insertion loss, frequency tunability, return loss, and bandwidth of superconductor/ferroelectric/dielectric microstrip tunable K-band microwave filters is discussed in this work.     

抑制非平行微带线间串扰的保护带方法研究

非平行传输线之间的耦合(串扰)是非常复杂且难以预测的,但是在高速电路中,这种串扰影响又必须考虑在内.针对非平行微带线串扰问题,首先利用基于Daubechies小波函数的MRTD方法计算非平行微带线间夹角分别为0°、30°、45°、60°时微带线的串扰,提出微带线间夹角对串扰的影响.其次,研究了采用保护带的方法对非平行微...     

低压电力线载波通信宽带耦合技术及其装置

电力线耦合装置是电力线载波通信系统中关键环节之一，一个安全、高效、简易的高频载波信号耦合装置是实现电力线通信的基础。文中首先从低压配电网网络结构和传输信号特性的角度，分析了耦合装置的结构和频带要求，并研究了配电网高频阻抗特性，提出了设计耦合装置的主要原则。最后介绍了常用的两种宽带耦合技术及其装置的具体实现。