基于E-PHEMT技术的宽带、高线性和微型封装放大器研究

基于Ga As E-PHEMT工艺,采用负反馈和宽带有耗匹配技术,实现宽带、高线性MMIC放大器芯片;基于多层陶瓷工艺,制作密封性好、可靠性高的封装外壳。结合二者,基于多物理场联合设计、仿真和优化,实现宽带、高线性和小型化功率放大器。该放大器频率覆盖DC~3GHz,增益大于14d B,P-1功率大于23.5d Bm;P-1下PAE大于40%,OIP3大于39dbm,噪声小于3.4d B,输入驻波和输出驻波小于1.5(2GHz)。采用恒流镜像偏置,+5V单电源供电,工作电流小于110m A,封装尺寸仅为4.5mm×2.5mm×1.8mm。可广泛应用于通信等领域。     

毫米波单片集成低噪声放大器电路

基于0.25μm PHEMT(赝配高电子迁移率场效应晶体管)工艺,给出了一款毫米波MMIC(单片集成电路)低噪声放大器.放大器设计中采用了三级级联增加栅宽的电路结构,通过前级源极反馈电感的恰当选取获得了较好的输入驻波比和较低的噪声;采用直流偏置上加电阻电容网络,用来消除低频增益和振荡;三级电路通过电阻共用一组正负电源,使用方便,且电路性能较好:输入输出驻波比小于2.0,增益大于15dB,噪声系数小于3.0dB.1dB压缩点输出功率大于15dBm,芯片尺寸为1mm×2mm×0.1mm.这是国内报导的面积最小、性能最好的毫米波低噪声放大器.     

TD—SCDMA A频段交叉耦合腔体滤波器的设计

TD—SCDMA采用的是TDD工作方式,收发采用相同的频带,由于PHS的存在,A频段带宽为1880～1900MHz,体积有严格要求110mm×75mm×30mm,难点是在此体积下实现带内最大插损小于0．9dB,插损纹波小于等于±0．3dB,回波损耗大于18dB的设计要求,带外抑制要求S21〈-75dB@1920MHz,S21〈-25dB@1865MHz,采用六腔体带双重三极子的交叉耦合设计,测试结果与设计结果吻合良好。     

一种小型化北斗二代卫星导航系统收发模块的研制

该文主要研制一种基于北斗二代卫星导航系统B3授权频段的小型化射频前端收发模块。该模块采用多层板技术(printed circuit board,PCB),两路接收通道和一路发射通道,通过优化设计,设计小型化的收发模块,模块实际尺寸仅为50mm×15mm×7.5mm。该收发模块在46.52MHz频率和100k Hz频偏下,测试的相位噪声结果为105d Bc/Hz,收发性能符合指标要求。该射频前端收发模块已应用于某测控系统中,并且此模块也可以广泛应用于车载、移动定位等卫星导航通信与测试中。     

基于LTCC技术的高性能级联带通滤波器的研究

提出了一种基于LTCC技术的高性能级联带通滤波器的实现方法。该滤波器电路在通过交叉耦合增加传输零点的同时又通过两个四谐振级半集总半分布式结构的滤波器级联而成,大大提高了滤波器的带外抑制度。借助电路仿真以及电磁场三维仿真软件进行优化仿真,实际测试结果与仿真结果吻合较好,中心频率为140MHz,带宽为20MHz,在0 MHz至115MHz频率以及200MHz至300MHz频率上的衰减均优于40d B,尺寸仅为9mm×3.2mm×1.5 mm。由于该滤波器频率较低,属VHF波段,波长较长,本设计中采用了半集总半分布结构来实现滤波器的小型化。     

高效率双频段Ka/Q毫米波行波管螺旋慢波系统的研究

通过模拟计算,分析了翼片加载深度和角度对色散特性和耦合阻抗的影响;优化高频电路,初步设计了满足Ka/Q双频段螺旋线行波管的慢波结构。为了提高注波互作用电子效率,采用螺距渐变/跳变分布结构,并在输出段的相速增加段增加了一段凹槽。运用三维电磁场软件MTSS仿真行波管注波互作用,经过优化,得到了在Ka(33~36 GHz)频段范围内输出功率大于407 W,电子效率大于22.36%,增益大于48.32 d B,在Q(43.5~46.5 GHz)频段范围内输出功率大于266 W,电子效率大于15.86%,增益大于44.06 d B。     

低相位噪声CMOS LC压控振荡器的设计与优化

采用线性时变(LTV)模型分析了电压偏置型CMOSLC交叉耦合压控振荡器(VCO)的相位噪声.以相位噪声为优化目标,元件参数为设计变量,根据理论计算与仿真结果确定了晶体管宽长比和谐振腔电感的最佳值,完成了电路的优化过程.并以此优化结果为依据,用0.18μm CMOS工艺设计、实现了一个芯片面积为1.1mm×0.7mm的LC交叉耦合振荡器.测试结果表明,在1.8V电源电压下,该压控振荡器的频率范围覆盖1150～1210 MHz,10kHz频偏处相位噪声达到-89dBc/Hz,核心电流4.3mA,抑制相位噪声性能优于其他振荡器.     

电抗器对变频空调器噪声影响的试验研究

利用控制变量法探究不同工艺处理的电抗器对变频空调器室外机噪声的影响,试验结果表明:电抗器噪声值主要体现在室外机噪声频谱的16 k Hz高频附近;线圈经过2次普通浸漆处理且硅钢片毛刺长度小于0.02 mm的电抗器比1次普通浸漆处理且硅钢片毛刺长度大于0.02 mm的电抗器单体噪声值低10.0 d B(A),室外机整机噪声值低2.0 d B(A);线圈经过1次普通浸漆处理,硅钢片毛刺长度小于0.02 mm的电抗器比毛刺长度大于0.02 mm的电抗器噪声值低3.3 d B(A);相同的硅钢片长度,真空浸漆比1次普通浸漆的电抗器噪声值低13.3 d B(A)。     

基于光敏BCB工艺的InP基器件性能的研究

采用光敏BCB介质工艺制作了In P基TRL校准件和无源器件,研究了这种毫米波片上集成技术。光敏BCB工艺包括三层金属和一层BCB介质。为了验证工艺可行性,采用电磁仿真器设计了TRL校准件和两种无源电路。使用TRL去嵌技术,得到两种无源电路在75~110 GHz内的本征特性。通过比较去嵌后本征特性和仿真结果,发现与仿真结果相比S11/S22的幅度波动小于5 d B,S12/S21的幅度波动小于0.3 d B。仿真结果与去嵌后的本征结果重合度比较好,这进一步说明光学BCB工艺比较适合毫米波校准件的研制。     

一种基于LTCC的小型化吸收式带通滤波器的设计

提出了一种基于LTCC技术的新型小型化吸收式带通滤波器的实现方法。该吸收式滤波器基于耦合相消原理由两个四阶梳状线带通滤波器和两个3dB正交定向耦合器组成。为了减小实物体积,梳状线带通滤波器采用三层短路耦合线结构,耦合器采用两层蛇形宽边耦合带状线结构,并且上下放置两个梳状线带通滤波器。运用三维电磁仿真软件HFSS建模仿真,设计了一款吸收频带范围为2GHz～4GHz,滤波频带范围为2.85GHz～3.25GHz的吸收式带通滤波器,通带内插入损耗小于2dB,各端口驻波比优于1.4,在低阻带0GHz～2.55GHz和高阻带3.55GHz～5GHz内的衰减均大于30dB,体积仅为8.4mm×5mm×2.5mm。测试结果与HFSS仿真结果较为吻合。     

镁合金摆动多道增材层成形特征参数与尺寸控制规律研究

针对AZ31B镁合金多道增材成形中尺寸精确控制的问题，定义了表面平整度、波峰平均高度差和波峰平均高度来表征摆动钨极氩弧多道增材层的成形特征，采用响应曲面法建立了摆动参数与多道增材层成形特征参数之间的回归模型，分析了摆动参数对成形特征参数的影响规律，并对通过模型优化得到的摆动参数进行了实际验证。建模与实验结果发现：表面平整度在摆动参数交互作用的影响下呈现先增大后减小的变化趋势；当偏移量大于11 mm时，摆动幅度小于3 mm、停留时间小于0.3 s和行进速度大于30 cm/min都能使波峰平均高度差趋于最小；波峰平均高度受停留时间和偏移量的影响最显著。回归模型优化获得的最佳摆动参数为：摆动幅度2.56 mm、摆动频率2.5 Hz、停留时间0.3 s、行进速度30 cm/min和偏移量11.46 mm。采用该参数获得的多道增材层各成形特征参数分别为：表面平整度0.98,波峰平均高度差为0.03 mm仅占波峰平均高度的1.07%,波峰平均高度为(2.80±0.02) mm与目标值间的误差仅为0.71%,多道增材层的成形得到优化。     

小型化超宽带微带天线的设计

本文提出了一种结构简单的小型化超宽带微带天线,尺寸为28mm×30mm．天线采用渐变馈线对酒杯状贴片馈电,接地板采用缺陷地的结构．天线参数采用电磁仿真软件CST进行仿真和优化．测量结果显示该天线在S11小于-10dB时,相对带宽是170．1％（2．4GHz～30GHz）．实际制作了天线的样品并进行了测试,实测与仿真吻合良好．     

采用新型读出电路的CMOS图像传感器研究

设计了一种采用新型读出电路的CMOS图像传感器,该器件电路结构简单,由四个MOS管,一个电容构成;驱动信号源少,只需两个相配合的脉冲;功耗小于0.7mW;单端输出方便模数转换的视频信号;可以实现片内差分.给出了理论分析和电路模拟仿真的结果数据及波形.采用标准1.2μm N阱DPDM CMOS工艺设计了一个256元的实验器件,像元中心距为25μm,器件尺寸大小为1mm ×11mm,并对器件进行了主要参数的测试和数据分析,验证了该器件的功能.     

SAR实时成像光学处理器光机系统设计

为了进一步提高合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)面对海量回波数据的实时成像处理能力,基于4f光学结构对SAR实时成像光学处理器进行了光机系统设计和分析。首先,设计了适用于滤波算法的入瞳直径21 mm、视场角7°、焦距172 mm的傅里叶变换透镜,并对4f光学系统采取紧凑化设计。然后,利用集成优化方法优化了4f光机结构中的柔性镜座,并对整体结构进行了模块化设计和分析。分析结果表明：4f光学系统成像质量趋于衍射极限,傅里叶变换透镜的MTF在55 lp/mm处优于0.57,4f光机系统在常温1g重力工况下透镜面形RMS值小于λ/50,整体结构基频大于100 Hz。4f光学处理器整体尺寸为405 mm×145 mm×92 mm,质量约为2.94 kg,其体积、质量分别仅是同等SAR数据处理水平的斜平面光学处理器的30%、48%。通过数据的模拟仿真,表明系统设计满足星载或机载的实时成像使用需求。     

应用于无线传感网的接收信号强度指示器的设计

采用SMIC 0.18μm CMOS工艺设计了应用于无线传感网(WSN)的接收信号强度指示器(RSSI),其核心电路是采用跨导放大器构成的限幅器、半波整流器和相应的偏置电路。其工作在电流模形式下,对工艺角和温度具有良好的补偿特性。芯片测试结果表明:在电源电压为1.8V时,RSSI的直流功耗为4.14mW,2MHz输入信号频率下的检测范围为-58～-7dBm(以50Ω阻抗作参考),对应的输出指示直流电压为0.48～1.45V,检测斜率约为18.2mV/dB,非线性误差小于±0.7dB。芯片面积为0.654mm×0.430mm。     

半集总结构小型化带通滤波器的研究

此款带通滤波器的频率较低,波长较长,属于VHF波段,为保证尺寸的小型化,采用了半集总半分布结构的设计方法。而加工工艺上选取了先进的LTCC技术,确保了滤波器性能的优良。为了有效提高带外抑制,此款滤波器在以交叉耦合加入了传输零点的同时,又级联了两个滤波器。在经过电路仿真和电磁场三维仿真软件优化后,得出的测试结果均满足技术指标。滤波器的中心频率在170MHz,带宽60MHz,在50MHz至100MHz频率以及280MHz至400MHz频率上的衰减均优于20d B,尺寸仅为9mm×3.2mm×1.5 mm。     

新型超宽带平面魔T的设计

提出了一种新型超宽带平面魔T的实现方法。该魔T由一个超宽带90度移相器和一个超宽带3dB90度混合电桥构成,通过侧边耦合、宽边耦合等方式实现更宽的频带和更优的耦合度。通过ADS软件电路仿真以及HFSS软件进行三维建模,仿真结果达到设计指标。新型平面魔T的中心频率为8.85GHz,带宽为4.5 GHz～13.2GHz,相对带宽达到98%,幅度不平衡均小于0.8dB,相位不平衡度小于4度,驻波比小于1.4,隔离度大于20dB,尺寸仅为13mm×5mm×1.5 mm。     

基于枝节加载谐振器的三通带滤波器的设计

本文提出了一种基于枝节加载谐振器的三通带滤波器的设计方案。由奇偶模理论对六模谐振器进行分析可知,该谐振器的截止频点与开路枝节的电长度和特性导纳相关。该滤波器采用LTCC工艺和加载接地电容结构降低器件的尺寸,利用枝节对称结构降低设计复杂程度。经过原理计算及三维电磁场仿真优化,最终设计的带通滤波器尺寸为4.8 mm×4.2 mm×1.5 mm。最后经过加工测试对比,通带内回波损耗均优于10 dB,带外抑制均超过15 d B,该设计方案能够满足实际需求,可以用于对于多频段通信有需求的射频前端。     

低功耗无源超高频射频识别应答器芯片的射频电路设计与实现

提出了一种符合ISO/IEC 18000-6B标准的高性能低功耗无源超高频(UHF)射频识别(RFID)应答器芯片的射频电路.该射频电路除天线外无外接元器件,通过肖特基二极管整流器从射频电磁场接收能量.其构成包括本地振荡器、时钟产生电路、复位电路、匹配网络和反向散射电路、整流器、稳压器以及AM解调器等几个主要模块.该射频电路芯片采用支持肖特基二极管和EEPROM的chartered 0.35μm 2P4M CMOS工艺进行流片,测试结果表明其读取距离大于3m,在915MHz ISM频带下工作时其电流小于8μA,该芯片核心面积为300μm×720μm.     

直接蒸发冷却空调机组制冷的数据中心气流组织模拟优化

针对直接蒸发冷却空调机组制冷的数据中心气流组织存在局部热点、送风不均等问题,采用Fluent仿真软件对其进行模拟分析,对其风口尺寸、位置进行优化：最终选取机房A送风口最佳尺寸为1400mm×2300mm,机房B送风口最佳尺寸为1600mm×2300mm,回风口尺寸为2300mm×1800mm;对其机柜布局进行优化,发现机房A、B的几种布局方案都存在一些局部热点,因此综合考虑在未来数据中心机房建设布局时,可以在存在局部热点的位置放置列头柜或功率较小的设备。同时综合考虑气流组织及造价等多方面因素,确定方案(3)为样本数据中心直接蒸发冷却空调机组叠放进排风方案,方案(3)也可以广泛应用于各种形式数据中心空调机组的叠放,而其他几种方案也可以结合实际对造价、气流组织的要求,适用于不同形式的数据中心,优化气流组织也是未来数据中心降低空调系统能耗的重要研究方向。