电感性负载的非福斯特电路研究与设计

基于非福斯特电路的有源电小天线宽带匹配在工程应用领域受到广泛关注。文中以电小环天线的等效电路为负载,提出一种接地型运放管的非福斯特电路,并对其负阻抗转换性能进行了分析。经过仿真分析,在2-30MHz频段内,单级运放非福斯特电路可以实现99%的电感转换率;两级运放乘法电路能够将电路的输入阻抗匹配到50欧姆,S11在整个频段内小于-26dB。实物测试了两级运放乘法器电路,验证了接地型运放管非福斯特匹配电路可较好地提高电感性电小天线的性能。     

基于非福斯特电路的缝隙电小天线研究

无源电小天线遵循Bode-Fano约束准则,体积、带宽与效率互相构成约束关系,难以在小型化的同时实现宽频带。而通过非福斯特电路等效的负阻抗元件可以有效抵消电小天线的大电抗,从而突破上述准则的限制,提高天线的辐射性能。文中选用蝶形缝隙天线作为非福斯特电路匹配的对象,将电路焊接在天线的背面进行一体化设计,使有源天线的集成度更高。并通过仿真分析有源蝶形天线一体化后的馈电网络,比较了不同馈电位置与馈电方式对天线性能的影响。最终优化后的有源缝隙天线在250 MHz～850 MHz的工作频段内S₁₁参数均小于-10 dB,在谐振频率达到-24 dB时,相对带宽对比匹配前提升了109%,增益提升了5.8 dB。对该有源天线进行了加工测试,实测结果与仿真结果基本一致。     

电小天线匹配网络中负阻抗变换器的研究

根据非福斯特电路的负阻抗变换特性,研究了有源宽带匹配网络。采用晶体管设计负阻抗变换器,结合传输矩阵对网络电路进行了分析。通过仿真和实验实现了在10~100 MHz的负电抗变换。结果表明,该电路20~60MHz转换效率大于90%,测试结果与模拟结果基本一致,验证了负阻抗变换器的可行性和有效性。利用该电路结构能够对电小天线进行宽带匹配,提高天线的工作带宽和辐射性能。     

应用于匹配网络的负阻抗变换器研究

根据非福斯特电路的负阻抗变换特性,研究了有源宽带匹配网络。采用晶体管设计负阻抗变换器(NIC),结合传输矩阵对电路进行了分析。通过仿真和实验测试实现了在10～100MHz频率范围内的负电抗变换,其中20～60MHz频率范围内转换效率大于90%,测试结果与模拟结果基本一致,验证了负阻抗变换器的可行性和有效性。利用该电路结构能够对电小天线进行宽带匹配,提高天线的工作带宽和辐射性能。     

船载短波鞭状天线的设计

在分析电小天线理论的基础上,设计了一款适用于船载通信的短波鞭状天线。天线体高度为2 m,内径为100 mm,利用HFSS电磁仿真软件建立了仿真模型。通过电抗加载来改善天线低频段阻抗特性,并在天线馈电端进行匹配网络设计,使天线在5 MHz~15 MHz频段内阻抗平稳,有效增加了带宽;通过天线结构的改进,有效提高了天线效率,增益达到-15 dB(5 MHz~9 MHz)和-10 dB(9 MHz~15 MHz),电压驻波比小于1.8,交叉带宽大于500 KHz。并且其结构紧凑,体积小,抗风能力强,符合船载环境下天线的设计需求。     

Ka频段低噪声接收前端设计

介绍了一种应用于卫星通信的Ka频段低噪声接收前端的设计方法.通过合理选择器件组合和电路形式,优化输入连接和电路级间匹配,最终研制完成了Ka频段低噪声接收前端.接收前端的接收信号频率在30 GHz附近.在0.8 GHz工作带宽内,噪声系数小于2.2dB,增益大于60 dB,带内增益波动小于1 dB.3套样机的测试结果验证...     

一种新型全向高增益印刷天线的设计

设计了一种新型全向高增益印刷天线。该天线采用平衡微带线作馈线．以印刷振子作为辐射单元,末端采用匹配电路对其输入阻抗进行匹配。用商用软件AnsoftHFSS对天线的特性进行了仿真计算。比较表明,测试结果优于仿真结果。该天线工作在SCDMA频段（1785～1805MHz）,其H面不圆度小于1dB,中心频率下增益大于12dB,满足了设计要求。     

一种新型圆极化接收有源集成天线的设计

提出了一种新型圆极化接收有源集成天线的设计方法,采用有源放大与无源辐射部分一体化设计理念,通过合理改变天线的输出阻抗,直接与低噪声放大器晶体管输入端进行匹配,省去了传统设计中的复杂匹配网络,降低了天线前端的匹配损耗,改善了天线接收系统的噪声和增益。利用此方法设计了一款C波段圆极化接收有源集成天线。测试结果表明:相对于传统设计方法,该方法在方向图和轴比性能基本相同的情况下,阻抗带宽改善了3%,输入端匹配损耗减小了0.3 dB,同时简化了电路结构。证明了该方法的有效性。     

小型超高频低噪声FET放大器的设计和性能

本文报道了UHF频段小型低噪声GaAs MESFET放大器的设计考虑、射频性能和试验结果。采用特殊的匹配网络和CAD技术使电路达到小型化和最佳化。设计的二级700MHz和三级1000MHz放大器均制作在50600.8mm3的陶瓷基片上。其射频性能分别为:功率增益GP为25dB(最佳29dB)和30dB,噪声系数NF低于1.1dB(最佳0.8dB)和1.2dB,带宽W约为40MHz(3dB)和100MHz(1dB)。用700MHz放大器装成的卫星直播电视接收机,接收图像清晰,伴音音质良好。     

高性能CMOS运算放大器的设计

基于0.5μm标准CMOS工艺,利用折叠式共源共栅电路和简单放大器级联结构,设计了一种增益高、建立时间短、稳定性好和电源抑制比高的低压CMOS运算放大器.用Cadence Spectre对电路进行优化设计,整个电路在3.3V工作电压下进行仿真,其直流开环增益100.1dB,相位裕度59°,单位增益带宽10.1MHz,建立时间1.06μs.版图面积为410μm×360μm.测试结果验证了该运算放大器电路适用于电源管理芯片.     

一种噪声系数为1.4 dB的S波段MMIC低噪声放大器

报道了一种可直接应用于无线接收系统前端的具有较低噪声系数和较高相关增益的MMIC低噪声放大器,该低噪声放大器采用0.50 μm GaAs PHEMT工艺技术制作.电路设计采用两级级联结构,为减小电路面积采用集总参数元件匹配电路,并用ADS软件仿真无源元件寄生效应.电路测试结果表明:在2.8～3.5 GHz 频段内噪声系数低于1.4 dB,同时相关增益大于25 dB,增益平坦度小于0.5 dB,输入输出反射损耗小于-10 dB.     

超高频RFID小型化读写器天线设计

提出了一款应用于超高频段(Ultra High Frequency,UHF)(912 ~935 MHz)的射频识别(RFID)读写器圆极化单层结构微带天线,基板采用FR4 板材达到价格低廉、辐射贴片采用开槽的结构实现小型化、接地板采用开槽结构提高天线的增益,该天线实现了小型化设计,满足了天线的设计要求。利用三维电磁仿真软件对天线模型进行了分析,仿真与测试结果吻合良好。天线测试结果表明:回波损耗小于-10 dB 的阻抗带宽为25 Hz(910 ~ 935 MHz),轴比(AR)小于3 dB的带宽为21 MHz(914 ~935 MHz);在UHF 频段内,读写器天线的最大增益为-1.2 dB,所以本天线能满足我国射频识别读写器的应用要求,具有良好的应用前景。     

一种700 MHz频段的高线性驱动放大器MMIC

采用GaAsPHEMT工艺,设计了一种700 MHz频段的高线性驱动放大器MMIC.该放大器内部集成了带通复合匹配网络结构的宽带输入匹配电路,通过两种幅频特性相反的匹配网络进行组合,有效地拓展了应用带宽,提高了线性度和增益平坦度.放大电路采用两级放大结构,保证增益指标,引入稳定性设计以保证放大器工作的稳定性.偏置电路采用带负反馈系统的有源镜像结构,提高了驱动能力,使电路更加稳定.该放大器集成输出检波器,采用二极管检波器结构实现功率检波,具有结构简单、占用芯片面积小的优点.该放大器典型频点700 MHz处的输出三阶交调点为42.6 dBm,1 dB压缩点输出功率为27.6 dBm.通过调整片外输出匹配电路可满足700 MHz及其他频段的应用需求.     

基于宽带高增益的放大器设计

文中介绍了一种基于集成运算放大器实现的宽带高增益放大器,本系统创造性地利用两级宽带运放VCA822压控放大,宽带运算放大器OPA690输出,完成了一个通频带50 kHz~40 MHz,增益0~68 dB可调的宽带高增益放大器。放大器噪声小,通频带范围宽,最大放大倍数大,后级加入了开关手动切换的自动增益控制电路模块,自制电源降压模块。系统采用多种方式消除了高增益,高频自激。放大器输入输出阻抗均为50Ω,方便和前后级电路匹配。     

新型小型化双频RFID微带天线设计

针对当前读写器天线存在尺寸较大、设计成本较高的问题,设计了一款适用于UHF频段和ISM频段的小型化双频单层手持读写器天线。天线采用FR4介质层,首先在辐射贴片中间开正方形槽并在辐射贴片上分别开四边狭缝和四角狭缝,实现天线的双频和小型化,然后对天线结构中的各个参数进行仿真分析,最终确定天线各个参数取值,并制作出实物进行测试。测试结果表明,天线工作频段为910～938 MHz和2.42～2.48 GHz,阻抗带宽分别为28 MHz和60 MHz,最大增益分别为-1.68 dB和-2.67 dB,所以本文设计天线符合UHF频段和ISM频段的要求。天线的尺寸为72 mm×72 mm×3 mm,与其他同类型天线相比体积更小,且采用单层设计,使设计成本有所降低。     

小型全方向全频道有源接收天线

本文提出一种全方向全频道收音电视有源接收天线的设计实例。在天线设计方法中采用有源技术把天线的工作频带展宽到0.1～900MHz,并使整个天线趋向小型化。在天线设计时,采用组合型印刷天线阵作为UHF全向天线,采用兼用型局部折合振子作为VHF频段的全向天线,并采用有源技术展宽天线的阻抗带宽和提供必要的增益。在长、中、短波收音天线中,将直立电小天线作为有源放大器的输入回路,网络形式用互补推挽放大电路,以便得到线性优良、工作动态范围大的接收性能。在天线的结构中采用印刷电路技术,将部分变换器、天线振子、移相器直接制作在印制板上。整个天线性能稳定,体积小巧,便于加工生产。该全向天线适宜在各种移动场合下接收无线电广播和电视节目,尤其适合于小型船只在各种场强条件下接收信号用。当该天线配上宽带分支分配器后能构成收音、电视共用天线接收系统。该天线的组合形式     

双频段低噪声放大器的设计

适应多标准移动通信终端的迅速发展,设计了能够在800 MHz和1.8 GHz两个不同频段独立工作的低噪声放大器.放大器使用噪声性能优良的SiGeHBT管子,采用Cascode结构减小Miller电容的影响,发射极串联电感消除放大器输入端噪声系数和功率匹配的耦合,输入匹配电路采用单通道串并联LC电路,计算串并联电感和电容值,可以在两个工作频点发生谐振.输出端通过调整负载阻抗到50Ω,采用简单的电路实现功率输出.ADS的仿真结果表明,本文设计的低噪声放大器在800MHz和1.8 GHz两个工作频段的S21分别达到了24.3 dB和21.3 dB,S11均达到了-13 dB,S22均在-27dB以下,两个频段的噪声系数分别为3.3 dB和2.0 dB.     

0．35μm SiGe BiCMOS 3．1～10．6GHz超宽带低噪声放大器

基于AMS 0.35 μm SiGe BiCMOS工艺,设计了一种应用于3.1～10.6 GHz频段的超宽带低噪声放大器;采用多个反馈环路,实现超宽带范围内的阻抗匹配以及低噪声性能;详细分析了匹配电路的特性.在片测试结果表明,在工作频带内,电路增益S21达到14 dB,增益波动小于2 dB;输入回波损耗S11小于-10 dB;噪声系数NF小于3.5 dB.电路采用3 V供电,功耗为30 mW.     

0.3～2.0 GHz 100 W GaN超宽带功率放大器北大核心CSCD

基于南京电子器件研究所0.25μm GaN HEMT工艺平台,设计了一款0.3~2.0GHz 100 W GaN超宽带功率放大器。GaN HEMT器件的射频参数由负载牵引系统测定,包括最大功率匹配阻抗和最大效率匹配阻抗。放大器用同轴巴伦结构实现超宽带匹配,用高介电常数介质板材制作匹配电路,实现放大器的小型化。放大器偏置电压28V,偏置电流0.5A。测试结果显示,在0.3~2GHz带宽内,放大器小信号增益平坦度小于±1.3dB。典型输出功率大于100 W,最小输出功率90 W,饱和功率增益大于9dB,功率平坦度小于±1.2dB,漏极效率大于50%。     

一种采用增益增强技术的全差分运放设计和实现

设计了一种采用增益增强技术并带有共模反馈的全差分运算放大器.该运算放大器主要由三个折叠式共源共栅结构的运放、一个偏置电路和一个共模反馈电路组成.运算放大器采用chartered 0.35 μm CMOS工艺实现,仿真结果表明运放开环增益为106.8 dB,单位增益带宽为58 MHz,相位裕度为79°(负载Cload=1 pF).对流片运放进行测试和分析,运算放大器测试指标和仿真指标基本接近,较好达到预先的设计要求.