微型LTCC Wilkinson功率分配器的设计＊

本文提出一种基于LTCC技术的高性能微型Wilkinson功率分配器的设计方法。从Wilkinson功分器的奇偶模阻抗理论出发,将功分器设计转化为在偶模下求解阻抗比为2：1的阻抗变换和在奇模下求解阻抗匹配的问题,采用 LC 阻抗变换节取代传统四分之一波长传输线,减小了功分器体积。通过ADS构建原理图并优化,运用HFSS进行拟合,最后通过LTCC工艺加工制造,实测曲线与HFSS仿真曲线吻合较好,在2.7GHz~3.0GHz的带宽内插入损耗小于3.2dB,隔离度大于20 dB,输入端口反射系数小于-20dB,尺寸仅为3.2mm×1.6mm×0.9 mm。     

一种基于内匹配器件的功率分配器设计

介绍了一种基于内匹配功率管的Wilkinson微带功率分配器设计新思路。传统Wilkinson微带功率分配器在低频段体积大,用于内匹配功率管时很难在规定的尺寸范围内使用,采用高介电常数陶瓷基片辐射损耗大,直流转换效率低。适当引入不连续性,提高端口阻抗值,端口阻抗引入的虚部参与后续匹配网络的新型Wilkinson微带功率分配器,与传统Wilkinson功率分配器相比,体积更小,效率更高,有很好的实用价值。设计的工作频段在5.2～5.8 GHz的Wilkinson微带功率分配器,在整个频带内输出功率大于50 dBm,饱和功率增益高于7 dB,功率附加效率大于30%。     

一种谐波抑制特性可配置的新型Wilkinson功率分配器

提出一种在2~2.4GHz频段内工作的新型Wilkinson功率分配器,该种功率分配器主要由耦合线加载传输线和可配置电容构成。完成了该种新型Wilkinson功率分配器的仿真设计和实物加工测试。该新型Wilkinson功率分配器结构紧凑,有利于电路的小型化。同时,根据设计需求,可以通过配置不同容值的电容配置该种功分器的谐波抑制特性。测试结果显示,带内插损在3.6dB左右,带内回波损耗优于-10.5dB,输出端口隔离度优于-17dB,对二次谐波抑制优于20dB,对三次、四次和五次谐波抑制均优于15dB。     

功率合成电路在氮化镓放大器中的应用

针对氮化镓大功率放大器,由于传统1/4λ枝节线的电桥互耦造成放大器的直流自激和低频自激,在传统1/4λ传输枝节的Wilkinson电桥的基础上,结合氮化镓器件尺寸,设计出以3/4λ传输枝节的Wilkinson电桥为功率分配器/合成器。其输出端口尺寸为27.2mm。在8GHz～9GHz内,插入损耗<1dB,输出端口隔离度>14dB,端口回波损耗>9dB。利用实验室自制的SiC材料衬底的2.5mm栅宽GaN HEMT器件为放大单元,设计完成了两路合成放大器,在8GHz连续波条件下,放大器饱和输出功率为41.46dBm,合成效率为82.3%。通过分析发现,放大器合成效率的下降主要是由每路放大单元特性不一致和功率合成网络损耗所造成的。     

紧凑型高性能L波段Wilikinson三路功分器的设计

提出了一种基于LTCC技术的紧凑型L波段Wilkinson三路功率分配器。对三路功分器进行奇偶模分析,在ADS软件中设计电路,然后在HFSS软件中对该电路进行三维仿真优化。该功分器由LC集总元件组成,以实现更高的隔离度;采用对称结构以降低设计复杂度;使用加载电容和外置电阻以降低元件误差和体积;电阻使用跨接方式以实现低反射损耗。功分器实物测试与仿真结果一致,最终设计的三路功分器尺寸为3.2 mm×1.6 mm×0.89 mm。功分器的中心频率为1250 MHz,带宽为100 MHz,通带插入损耗为4.95～5.05 dB,输入端反射损耗小于-25 dB,端口隔离度小于-25 dB。     

UHF波段宽带集总Wilkinson功率分配器的设计

提出了一种基于LTCC技术的UHF波段宽带集总Wilkinson功率分配器。该功分器由LC结构组合而成,根据奇偶模阻抗理论,这样的结构可实现更高的隔离度。采用了螺旋电感结构来实现功分器的小型化。通过ADS电路仿真以及HFSS三维建模设计,功分器的加工测试结果与电磁仿真结果相匹配。功分器的中心频率为1.05 GHz,带宽为300 MHz,两输出端口插入损耗均优于3.26 d B,隔离度优于28 d B(1.08 GHz相似文献   

基于双栅长GaN集成工艺的Ku波段收发芯片

研制了一款Ku波段GaN收发多功能芯片。芯片集成了接收通道的低噪声放大器和发射通道的功率放大器,使用单刀双掷开关实现通道间切换。该芯片采用两种不同栅长集成的GaN HEMT工艺。低噪声放大器使用0.10μm低压低噪声工艺,功率放大器和开关使用0.15μm高压高功率工艺。低噪声放大器采用电流复用结构以降低功耗,功率放大器采用三级电抗式匹配网络以提高芯片输出功率。测试结果表明,在14～18 GHz频带内,发射通道线性增益≥30 dB,饱和输出功率≥40.5 dBm,功率附加效率典型值为23%;接收通道线性增益为24 dB（±0.2 dB）,噪声系数典型值为2.3 dB,功耗仅为140 mW(5 V/28 mA)。芯片面积为4.0 mm×3.0 mm。     

一种新型毫米波8路功分器/合成器的设计

设计了一种Q波段8路功分器/合成器。利用波导功分器及微带功分器混合设计,提出了波导-微带4路功分器与3 dB Wilkinson电桥一体化设计思想,设计出一种较高隔离度,结构紧凑的新型8路功率分配器/合成器。通过高频电磁仿真软件(HFSS)仿真设计,在42 GHz~47 GHz频带范围内,8路分配器输出端口反射损耗优于-19 dB;8路输出端口的幅度不平衡度小于0.25 dB,相位不平衡度小于0.5o,插损小于0.25 dB;4个输出口之间的隔离度大于9 dB,是一种较为理想的8路功率分配器/合成器,在实际小体积高合成效率要求的固态功率合成领域,以及具有小体积的多路信道实现中,具有较高的应用价值。     

新型三等分Wilkinson功分器在高效率功放中的应用

针对一种新型的三路Doherty功率放大器,为满足其对称结构要求,在传统对称结构二等分功分器基础上,结合三路Doherty功放电路尺寸,通过理论计算和采用ADS软件仿真的方法设计了对称结构三等分Wilkinson功分器.其尺寸为19mm× 11 mm,在2.11 ～2.17 GHz内,插入损耗小于0.4dB,输出端口隔...     

一种单端匹配式PIN单刀单掷功率开关芯片

采用PIN二极管工艺技术,设计、制作了一种微波单端匹配式PIN单刀单掷功率开关芯片,并给出了详细测试曲线.该开关由四级PIN二极管组成,采用单端匹配结构.工作频率8～10 GHz,整个带内插入损耗小于0.7 dB,输出端口驻波比小于1.4:1,输入端口开关态驻波比均小于1.4:1,在9 GHz点频下测得1 dB压缩点输入功率大于31 dBm,芯片内部集成偏置电路,采用+5 V/-5 V供电,在+5 V工作条件下,电流20 mA.该芯片面积为2.0 mm×1.4 mm.     

基于GaAs衬底的功分器芯片设计

依据Wilkinson功分器原理,将四分之一波长传输线等效为集总参数电路,在GaAs衬底上设计并实现一款20～30 GHz宽带功分器芯片。通过工艺线提供的衬底设置和电磁仿真软件建模仿真优化,功分器的测试结果和仿真结果具有较高的一致性。芯片尺寸为0.9 mm×0.7 mm×0.1 mm。探针台在片测试结果表明,功分器芯片在设计带宽20～30 GHz内,插入损耗小于4 dB,隔离度大于20 dB,输入回波损耗和输出回波损耗均优于15 dB,具有低损耗、高隔离、驻波好、面积小、成本低的优良特性。     

L波段宽带8路功率合成器设计

本文设计了一种L波段宽带8路功率合成器,在传统Wilkinson级联的合成器的基础上,提出一种在第二级和第三级Wilkinson功分器之间加入匹配电路的新型功率合成器,从而工作在宽带系统中。设计的功率合成器工作频段为1.2-1.4GHz,合成器输出端口S11-24dB,幅度不一致性ΔA0.15dB,相位不一致性Δφ0.5o,插损︱S21︱9.4dB。考虑功放的抗失配能力,每个输入端口的电压驻波系数VSWR in1.2。     

基于SiGe工艺多抽头电感结构的紧凑型Wilkinson功分器

为了解决传统Wilkinson功分器损耗高、尺寸大的问题,从功分器的理论分析出发,将传统的微带线结构和LC集总式结构进行改进,在隔离电阻处引入频率补偿电容,设计一种新型的多抽头电感结构的紧凑型宽带二等分功分器。所设计的功分器基于0.18μm SiGe BiCMOS工艺。射频/微波电磁仿真显示,在8～16 GHz的频带范围内,功分器的分配损耗小于0.8 dB,隔离度大于20 dB,端口回波损耗大于15 dB,核心电路版图面积仅为0.30 mm×0.25 mm,可满足宽带功分器低损耗、小型化、高隔离度的设计要求。     

L波段载板式双平衡限幅低噪声放大器北大核心CSCD

设计了L波段PIN限幅器芯片和低噪声放大器芯片,并将这两种芯片集成在载板上,组成小尺寸双平衡限幅低噪声放大器。低噪声放大器采用负反馈结构,降低噪声系数和改善增益平坦度。采用双平衡式结构,提高限幅器的功率容量,提高了1dB增益压缩点输出功率。对传统兰格桥结构作了改进,缩小了电路面积。该限幅低噪声放大器工作电压5V,电流40mA。测试结果显示,在频带1.2~1.4GHz内,噪声系数小于1.2dB,增益大于28dB,P1dB大于6dBm,能够承受脉冲功率150 W(脉宽200μs和占空比为20%)。体积为7.5mm×5.0mm×0.9mm。     

基于左右手复合传输线的威尔金森功分器

基于左右手复合传输线(CRLH TL),提出了一种新型并行馈电的Wilkinson功率分配器.采用奇偶模分析方法证明了在Wilkinson功分器中用左右手复合传输线替代传统传输线的可行性,有效减小了功分器的尺寸.同时利用左右手复合传输线较平滑的相频特性,拓宽了新型左右手复合传输线功分器带宽.实测结果表明:和传统Wilkinson功分器相比,左右手复合传榆线功分器带宽能大幅度提高带宽,减小器件面积.另外与串行馈电CRLH功分器相比,由于左右手复合传输线Wilkinson功分器结构对称,各输出端口具有很好的相位一致性,隔离电阻的存在,使其各端口间也拥有较好的隔离度.     

多路不等分径向波导功率分配器

根据径向波导传输线理论,提出了一种基于多圈多路功率分配网络匹配级联的多路不等分功率分配器设计方法;并利用径向波导场结构特性和多探针耦合原理,实现了一种多路不等分功率分配器,该结构具有低损耗、高精度性能,且可实现所需的端口相位和幅度一致性.作为验证,文中实现了一个L波段19路不等分功率分配器,电磁仿真和测试结果表明,内圈7路幅相不平衡度分别小于0.1dB和0.4°,外圈12端口幅相不平衡度分别小于0.3dB和1.8°.测试与仿真结果比较吻合,验证了该分析方法的正确性与可行性.     

一种超宽带2路0°功率分配器的设计方法

主要论述了适合目前工艺水平的,频率覆盖范围超过十几个倍频程的一种超宽带2路0°功率分配器的电路设计方案.这种设计方法主要基于Multi-section Wilkinson带状线结构,利用Ansoft软件建立模型,自动进行优化仿真,得到理想参数值.最终,使用DXP辅助软件绘制版图,制作了2～20 GHz的超宽带功率分配器.实际测试结果表明,在整个频带内插入损耗小于1 dB,驻波比小于1.5,隔离度大于20.5 dB,幅度不平衡度小于0.3 dB,相位不平衡度小于5°,满足设计需要,具有很好的实用性.     

用于天线阵馈电的新型三等分功分器设计

为了解决传统三等分功分器输出支路跨接隔离电阻实现困难的问题,基于Wilkinson功率分配器设计理论,通过引入二分之一波长微带传输线,提出了一种新型微带三等分功率分配器的设计方法.基于此方法,设计了一款应用于海事卫星通信频段的对称结构三等分功分器.实测结果表明该功分器在整个设计频带内各端口匹配好,各输出支路等分度好、隔离度高.该功分器已成功应用于天线阵馈电网络的设计.     

一分二十微带Wilkinson功分器的设计

介绍了一种工作在S频段,一分二十的威尔金森功率分配器的设计方法,20个输出端口为1:1的等功率分配,系统阻抗为50 Ω。使用软件Advanced Design System 2009进行仿真,在2.17~2.20 GHz的工作频率内,表现出良好的电气性能,输入端口反射系数在-18 dB,该功分器的20个输出端口的相位和幅度具有良好的一致性,端口幅度平衡度为±0.3 dB,相位平衡度±2°,输出端口的隔离度在-25 dB以下。     

超宽带四通道开关滤波器的设计

基于砷化镓(GaAs)工艺,利用ADS软件仿真设计了一款超宽带四通道开关滤波器芯片,频率覆盖了6GHz～20GHz,尺寸为仅3.2mm×2.4mm×0.1mm.该开关滤波器芯片由两个单刀四掷开关和四个带通滤波器电路组合而成.实物测试结果显示,在通带内插入损耗≤10dB,端口回波损耗≥15 dB,带外抑制达到了40dB....