一种具有双频段的新型分集微带天线设计

提出了具有高隔离度的新型双频分集微带天线。天线的辐射单元由2个对称的非均匀圆环单极子组成,为了提高隔离度,天线的去耦结构采用分离式接地平面,并在接地平面上引入T形分支结构。分析了天线关键结构参数对天线性能的影响,实际制作了天线,给出了所设计天线的仿真与测试结果,二者吻合较好。所设计的天线具有2.4～2.484GHz WLAN和3.4～3.69GHz WiMAX 2个工作频段,在2个频段中,天线具有较好隔离度(S12<-20dB)。同时,它的辐射区域空间互补,可有效克服多径衰落,提高系统性能。     

低剖面毫米波Butler网络的研究

针对低剖面毫米波多波束阵列天线的需求,设计了一种采用"空气-玻璃"低损耗带状线传输结构的四端口Butler多波束网络。为增强Butler网络端口间隔离度,Butler各端口信号线间设置金属结构,分别通过BGA和TGV实现该金属结构与"空气-玻璃"带状线的两层地平面的互连。仿真结果表明,"空气-玻璃"混合介质带状线高度为0.4 mm,所设计Butler网络在39.65~40.25 GHz的传输损耗为0.47 dB,端口幅度与相位输出差异分别为≤±0.5 dB和≤±6.5°,采用异构集成方法对阵列天线馈电,可实现阵列天线波束四重构。     

基于 DGS 的小型化 UWB-MIMO 天线的设计

根据目前无线通信系统发展趋势,设计了一款具有高隔离度的小型化双单元超宽带(UWB)多输入多输出(MIMO)天线,整体尺寸仅为18 mm×22 mm×1 mm。该天线贴片采用刻蚀六角星的矩形结构,并在其右侧上下位置分别挖去“w”形及小矩形,实现了天线的宽带化;采用缺陷地(DGS)结构,在接地板顶端刻蚀两个半径相等的半圆形槽,实现了天线的高隔离度。仿真与实测结果基本吻合,天线最终的工作带宽为2.75～10.64 GHz(相对带宽达到117.85%),且在带宽范围内隔离度均大于22 dB,包络相关系数(ECC)小于0.015。由此,所设计的天线不仅尺寸极小、结构简单,且性能方面良好,可广泛应用于无线通信系统中。     

一种更低剖面的平面超宽带模块化天线阵列设计

针对现代社会多功能一体化、小型化、轻量化的趋势,并基于前人的研究,提出了一种更低剖面的平面超宽带模块化天线阵列.该阵列通过更换介质基板材料,并在天线末端添加金属片的方式,降低天线剖面的同时,保证天线在5.5～21.35 GHz频带内具备较好的性能.仿真结果表明,在边射、45°和55°三种扫描状态下,有源驻波比分别低于2.0、3.0和3.5;端口隔离度大部分低于-15 dB;交叉极化亦能低于-15 dB.在具备较好的天线性能同时,更低的剖面,有利于降低实际工程应用中的成本.     

一种更低剖面的平面超宽带模块化天线阵列设计

针对现代社会多功能一体化、小型化、轻量化的趋势,并基于前人的研究,提出了一种更低剖面的平面超宽带模块化天线阵列.该阵列通过更换介质基板材料,并在天线末端添加金属片的方式,降低天线剖面的同时,保证天线在5.5～21.35 GHz频带内具备较好的性能.仿真结果表明,在边射、45°和55°三种扫描状态下,有源驻波比分别低于2.0、3.0和3.5;端口隔离度大部分低于-15 dB;交叉极化亦能低于-15 dB.在具备较好的天线性能同时,更低的剖面,有利于降低实际工程应用中的成本.     

基于PCB工艺的X波段嵌入式铁氧体微带环行器设计

提出了一种基于印制电路板(PCB)工艺的嵌入式微带环行器设计思路。以相应的结环行器设计理论为基础,通过电磁仿真软件进行仿真优化,设计了一种基于PCB工艺的嵌入式X波段双结微带环行器。对实验样机进行了测试,结果显示该微带环行器在8～12GHz范围内具有良好的环行性能:端口电压驻波比小于1.4,单结隔离度大于17 dB,单结传输损耗小于0.5 dB,双结传输损耗小于1.2 dB,双结隔离度大于28 dB,证明了该嵌入式微带环行器设计思路的可行性。在系统集成化水平越来越高的今天,该设计具有一定的应用潜力。     

S波段宽频带微带正交模变换器

正交模变换器作为主要的馈电器件在天线的双极化馈电系统中起着重要的作用。本文结合天线的工作频带及馈电系统的尺寸限制,设计了微带结构S波段宽频带正交模变换器,采用宽带Marchand巴伦和功分器结构,在1.5:1的频带范围内实现了输入信号的功分和180°移相,测试结果表明,在2.6～3.95GHz频带范围内各端口的驻波比小于2.0,输出端口间的幅度不平度小于0.1dB,相位不平度为180±2°,插入损耗在0.5～0.6dB。此器件应用于双极化天线平衡馈电系统,对天线实现等幅反相馈电,取得了良好的效果。     

X波段铁氧体微带环行器阵列封装设计与仿真

对一种新型的X波段瓦片式相控阵雷达中铁氧体微带环行器阵列(4×4)封装结构展开研究,设计了一种小体积、高密度的微带环行器阵列封装形式。基于HFSS三维仿真软件对该环行器阵列进行仿真,在满足其环行功能的同时,实现了环行器与天线和T/R组件的垂直互联。仿真结果表明,在8.7～12 GHz范围内,环行器阵列正向插入损耗(S12)小于0.52 dB,反向隔离度(S21)和回波损耗(S11)均大于20 dB。     

加载极化扭转人工磁导体的双频圆极化天线

为减少多径损耗、抗极化失配,同时满足无线设备对多频段的需求,设计了一款加载极化扭转人工磁导体的双频圆极化 天线。 极化扭转人工磁导体采用双层结构增加了相位响应,使用矩形环延长电流路径,矩形环中加入圆角和截断的矩形贴片结 构引起表面阻抗不平衡性,实现了在 2. 45 GHz 和 5. 8 GHz 频段内高效的极化转换。 在双频单极子天线下方加载极化扭转人工 磁导体,利用 90°极化旋转效应实现了在低频段左旋圆极化和高频段右旋圆极化。 仿真和实验结果表明:设计天线的工作带宽 分别为 2. 2~ 2. 58 GHz 和 3. 5~ 6 GHz,3dB 轴比带宽分别为 2. 3~ 2. 56 GHz 和 5. 6~ 6. 2 GHz,峰值增益分别为 16. 8 和 7. 5 dBic。 实验结果证实了采用极化扭转人工磁导体可以降低双频圆极化天线的复杂度。     

紧凑型超宽带 MIMO 天线的研究

针对当前超宽带多输入多输出(UWB-MIMO)天线存在尺寸大、隔离度低等缺陷,设计了一款紧凑型UWB-MIMO天线,天线尺寸仅有41 mm×25 mm×1.6 mm。通过扳手形微带馈线扩宽天线的带宽,在天线的接地平面上引入锯齿形和梳状电磁带隙结构以获得较高的隔离度;加载C形枝节形成陷波以抑制X波段的下行频段对超宽带系统的干扰。实验结果表明,所设计的UWB-MIMO天线的阻抗带宽为3.1～12.0 GHz,陷波频带为7.0～7.9 GHz;在整个工作带宽内,隔离度大于20 dB。设计的UWB-MIMO天线具有良好的辐射特性、稳定的增益和较低的包络相关系数(ECC<0.006),适用于UWB-MIMO系统应用。     

Proposal of over 100‐GHz band waveguide switch

A filter bank consisting of switches and band‐pass filters is one method for configuring a spectrum analyzer preselector. A long‐life switch with high isolation is key to this development. We propose a novel horizontal‐moving waveguide switch designed for easy addition of ports compared to commercial rotating switches. The switch has a small gap between the fixed and moving parts with the gap surrounded by chokes. This configuration offers high isolation and long life. It also reduces the size of the filter bank. This paper describes 2 proposed switch prototypes for frequency ranges from 90 to 140 GHz and from 255 to 315 GHz. The measured switch isolation is better than 50 dB and the insertion loss is less than 3 dB for both prototypes.     

A fully integrated,highly linear CMOS T/R switch for X‐Band phased array radars

This paper presents the design and implementation of a single‐pole, double‐throw transmit/receive (T/R) switch for X‐Band (8–12 GHz) phased array radar applications. The T/R switch was fabricated in a 0.25‐µm SiGe BiCMOS process and occupies 0.44‐mm² chip area, including pads. The design focuses on the techniques, primarily, to achieve higher power handling capability (P_1dB), along with higher isolation and better insertion loss (IL) of the T/R switch. These techniques include resistive‐body floating, using on‐chip impedance transformation networks and DC biasing of all terminals of the T/R switch. In addition, optimization of transistor widths and parallel resonance technique are used to improve IL and isolation, respectively. All these design techniques resulted in a measured IL of 3.6 dB, isolation of 34.8 dB and IP_1dB of 28.2 dBm at 10 GHz. The return losses at both input and output ports are better than 16 dB from 8 to 12 GHz. To our knowledge, this paper presents the single‐ended CMOS T/R switch with the highest IP_1dB, competitive isolation and comparable IL at X‐Band, compared to other reported works in the literature and attributed to the unique design methodologies and techniques. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

高本振中频隔离超宽带混频芯片设计

超宽带谐波混频器一般采用本振中频双工器,从本振通路引出中频信号。但是当本振频率和中频频率相近或者重叠时,难以实现本振到中频高隔离。本文采用了不同于常用谐波混频器结构,用射频中频双工器替代了本振中频双工器,从射频通路引出中频信号,设计了30~110 GHz 4次谐波混频芯片,并进行了封装实验测试。经测试,4次谐波混频器射频频率30~110 GHz,中频频率1 GHz的变频损耗小于25 dB,DC-15 GHz本振和中频端口间的隔离度可达30 dB,固定本振时中频频率DC-7 GHz变频损耗小于28 dB。因此,本设计可有效隔离频率相近的本振和中频信号,为拓宽中频带宽提供可能。     

一种基于方向图重构机制的宽带宽视角相控阵天线

本文提出了一款风车形方向图可重构单元及其作为阵元的二维平面宽带宽视角扫描相控阵天线。所提出的单馈方向图可重构单元天线由辐射贴片、直流偏置电路以及宽带人工磁导体(Artificial Magnetic Conductor, AMC)反射面构成。其中,辐射贴片为馈电结构可重构的四个Vivaldi缝隙组成的风车形贴片,它能够通过改变PIN二极管的通断以实现宽带内四个端射方向上的波束切换。此外,将AMC反射面加载于辐射结构的后端,使得最大辐射方向由原来的端射方向调整为准端射方向,这样有利于单元天线组阵后的扫描波束能够覆盖到侧射方向。对该天线单元及其构建的8×8均匀平面相控阵天线进行了仿真与分析。仿真结果显示,所设计的阵列天线同时具备了宽带宽视角二维波束扫描性能,其在5.4 ~ 6.1 GHz的工作频带内可以实现±60°范围内的二维波束扫描。同时,阵列的增益波动小于4.3 dB,并且具有较低的旁瓣电平。     

CPW 馈电的高隔离度一阻带 UWB-MIMO 天线设计

针对目前超宽带多输入多输出( ultra wideband multiple-input multiple,UWB-MIMO)天线仍存在的尺寸大、端口隔离不 够高、抗干扰能力弱等缺陷,设计了一款使用共面波导馈电( coplanar waveguide feed,CPW) 馈电的小型化具有陷波特性的 UWB-MIMO 缝隙天线,通过将方形辐射贴片切角来拓宽带宽,两天线单元地板互联,并在天线单元间增加栅栏形解耦枝节来 提高天线的隔离度。 天线尺寸仅为 30 mm × 56 mm × 0. 8 mm。 此外,在方形辐射贴片上刻蚀了开口谐振环( split ring resonator,SSR)结构的 C 形槽,可滤除 WLAN 频段信号( 5. 15 ~ 5. 85 GHz)对 UWB 系统的干扰。 天线的实测结果表明,该天 线工作频段为 2. 73 ~ 10. 71 GHz,端口隔离度小于- 20 dB,包络相关系数 ECC< 0. 01。 实验结果表明该天线适用于 UWBMIMO 通信系统。     

Ka波段自偏置微带边导模隔离器仿真设计与性能

基于M型锶六角铁氧体的高各向异性场,采用HFSS软件设计了中心频率在28.2GHz的自偏置边导模隔离器。仿真结果表明,在28.2GHz附近,插入损耗为6dB,隔离度大于38dB,20dB以下隔离带宽约为3.5GHz。采用传统固相反应法制备SrM六角铁氧体材料基片并用丝网印刷工艺实现基片上的微带电路,根据设计的结构参数制备了自偏置边导模隔离器。测试结果表明,该自偏置隔离器在27~29GHz范围内,表现出强烈的非互易性,插入损耗小于10dB,最大隔离度大于45dB。由于不需要外加偏置磁场,器件实现了小型化,宽频带,仿真与实测吻合得较好。     

Optically powered data link for power system applications

The practicability of an optically powered data link has been demonstrated. The link has moderate bandwidth (1 kHz), accuracy (1%) and dynamic range (>60 dB) over a useful range of ambient temperatures. The link uses commercially available components, including a photodiode array fabricated using the dielectric isolation process in silicon. An application to the measurement of current in a high voltage line by means of a linear coupler is described, and experimental results are presented. Power transmission efficiency is presently low, at about 0.3% overall (electrical-to-electrical) and 5% optical-to-electrical     

毫米波多层结构表面贴装铁氧体环行器设计

随着通讯技术的发展,阵列天线的应用导致环行器的需求量迅猛增加。为适应微波组件集成化的批量生产工艺要求,急需解决环行器表面贴装技术难题。环行器实现表贴结构形式,通常有三种工艺途径,即低温共烧(LTCF)、MENS和多层印制电路板(PCB)叠片工艺。阐述了8 mm多层PCB结构表贴式环行器的设计。采用带状线环行器的设计方案,电路制作在印制电路板上,利用多层PCB工艺进行制作。为了形成一体化,电路两面用金属化过孔连接。信号通过金属化过孔引到底面与端口线连接,形成表贴结构。通过仿真优化,在27~30 GHz的频率范围内,器件的损耗小于0.83 d B,隔离度大于15.5 d B,输入端口电压驻波比小于1.63。     

Printed dual-band base station antenna for GSM/DCS/PCS/UMTS and LTE applications with dual polarization

A new design of the dual-band and dual-polarized base station antennas for supporting the mobile communication systems operating at the GSM/DCS/PCS/UMTS and LTE frequency bands is presented. A wide input impedance matching bandwidth is achieved due to a trident-shaped feeding technique. Two printed dipoles, which are located perpendicularly to each other and fed by stepped-microstrip lines, establish the proposed antenna. In addition, by locating a low-profile cavity-backed structure, as a metal reflector under the antenna, bidirectional radiations of the dipoles are switched to unidirectional radiations with an increase in the gain of the antenna. Measurement results indicate that the proposed antenna is suitable for base station applications at the operating frequencies of 800/900/1800/1900/2300 MHz. The isolation is better than 20 dB, and peak gains of 10.08 and 9.96 dBi are attained at port-1 and port-2, respectively. Furthermore, the HPBWs of the antenna in H-plane is more than 61° for each port. The overall dimension of the antenna is 168 × 168 mm², which is mounted upon a 222 × 222 mm² cavity-backed structure with a depth of 42 mm.