具有四陷波特性的小型化超宽带滤波器

为了解决传统具有陷波特性的超宽带滤波器陷波深度不足和陷波较少的问题，提出了一种小型化四陷波超宽带滤波器。通过采用非对称耦合技术、在两端馈线处嵌入开路枝节以及在超宽带滤波器上加载新型双开环谐振器、C型谐振器的方式，实现通带内的四陷波特性。该超宽带(Ultra-Wideband, UWB)滤波器通带为2.77～11.1GHz，相对带宽为120%，在3.54 GHz、5.62 GHz、6.84 GHz和8.24 GHz处产生四个陷波，能够避免全球微波互联接入(WiMAX)、无线局域网(WLAN)、印度国家卫星通信C频段和X卫星通信上行频段对超宽带系统的干扰，适用于超宽带无线通信系统。最后，对设计制作的实物进行测试，测试结果与仿真结果基本一致。     

基于微带三模谐振器的超宽带带通滤波器设计

提出一种基于微带三模谐振器的超宽带带通滤波器设计.该滤波器由一个中心加载阶跃阻抗开路枝节的三模谐振器,及两组用于抑制谐波的新型哑铃型缺陷地结构组成.使用交指型馈电方式及在馈电处的地板开槽实现超宽带需要的的强耦合,利用缺陷地结构抑制高次谐波实现良好的阻带特性.仿真结果表明,所设计的滤波器通带3 dB相对带宽达到80％(4.06～9.48 GHz),通带内插入损耗小于0.58 dB,回波损耗大24 dB,通带外10 dB阻带覆盖到30 GHz,通带两侧附近均有一个传输零点,获得了陡峭的通带边缘,较好地实现了美国联邦通信委员会(FCC)授权的超宽带通信系统的频谱使用要求.该滤波器结构简单,谐振器自身尺寸小于中心频率下0.5λg×0.5λg.最小带线和最小缝隙宽度均不小于0.1 mm,易于低成本加工,具有较高的实用价值.     

具有宽上阻带和双陷波的超宽带滤波器

基于偏置环形谐振器和加载电容器的缺陷地结构设计了一种具有宽上阻带和双陷波的超宽带滤波器。利用奇偶模分析法分析三阶接地短截线的传输极点与结构的对应关系，得到了一个具有五个传输极点的结构。通过采用三阶接地短截线结构和偏置环形谐振器的级联结构得到通带和宽上阻带，通带范围为2.95～12.24 GHz，相对带宽达到122%，上阻带大于10 dB，衰减范围至28.04 GHz。引入两个相同的H形缺陷地结构，并且在缝隙处焊接电容器，在2.69 GHz处共同产生传输零点来改善滤波器带外抑制特性。使用两个不同尺寸的半H形缺陷地结构分别在5.64 GHz和8.31 GHz处产生陷波，陷波衰减分别为16 dB和20 dB，提高滤波器的抗干扰能力。     

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。     

基于Si-BCB工艺Ka波段双模带通滤波器

介绍了一种应用于毫米波晶圆级集成基于Si BCB工艺的Ka波段双模带通滤波器。微带线结构的全波长谐振器具有低辐射特性,全波长环形阶跃阻抗谐振器（step impedance resonator, SIR）有两种正交谐振模式,可以减小滤波器尺寸。通过对基于环形谐振器的双模滤波器进行奇偶模分析,确定谐振器的设计参数。采用宽边耦合结构设计输入输出端口,具有高耦合度。仿真结果表明中心频率35 GHz,通带内插损1.2 dB,回波损耗优于30 dB,BW3 dB为15%。最后,采用Si BCB工艺制作滤波器并完成测试。测试结果为中心频率33.3 GHz,通带内插损1.17 dB,回波损耗优于30 dB,BW3 dB为18%。测试结果与仿真结果基本吻合。     

一种紧凑型三陷波 UWB-MIMO 天线的设计

提出了一种紧凑型的三陷波超宽带多输入多输出(ultra wideband multiple-input multiple,UWB-MIMO)天线,将半圆形与 正六边形结合作为辐射贴片,接地板引入带“梳子”缝隙状 T 型枝节来实现较高的隔离度,天线尺寸为 36 mm×18 mm×1. 6 mm。 通过在辐射贴片上刻蚀倒“Ω” 形槽,在馈线上刻蚀类“U” 形槽以及贴片旁引入类“U” 形枝节的方式实现 WiMAX( 3. 3 ~ 3. 6 GHz)、WLAN 部分频段(5. 725~ 5. 825 GHz)和 X 波段下行频率(7. 25 ~ 7. 75 GHz) 3 个频段的陷波。 仿真与实测结果均表 明,该 UWB-MIMO 天线的工作带宽为 1. 9 ~ 10. 6 GHz,相对带宽达到 139%,3 个陷波频段为 2. 9 ~ 3. 7 GHz、5. 6 ~ 6. 0 GHz 和 7. 05~ 7. 76 GHz,且隔离度大于 20 dB,包络相关系数 ECC<0. 003,说明天线在各方面特性良好,可以满足 UWB-MIMO 天线的 要求。     

基于方形开环的双模滤波器设计

在传统方形开环谐振器的基础上,设计了一种新型的双模微带滤波器,该滤波器包含两个方形开环谐振器,在每个传统谐振器内部添加微带支路结构,通过微扰来实现频响特性的改善,由仿真结果可以看出,该设计的带内特性良好,带内波纹小于0.3dB,通带边沿均插入了传输零点,且传输零点处的S21〈40dB,截止边沿陡峭,实现了6%的相对带宽,整个滤波器的尺寸大小约为30mm×20mm,改进后的结构与传统结构相比降低了0.5GHz的中心频率,相对减小了16%的面积,进一步实现了小型化。     

一种小型化SIR交指带通滤波器设计

本文基于阶跃阻抗谐振器（SIR）比同频率均匀阻抗（UIR）尺寸更小的原理,结合薄膜工艺设计加工了一款小型化的交指滤波器。设计的SIR谐振器长度比UIR谐振器长度缩短了24.8%。使用该小型化的谐振器设计了一款小型化的交指滤波器。使用薄膜工艺在0.254 mm厚的相对介电常数为98的陶瓷基板上对滤波器进行加工。经测试,滤波器的通带为355~435 GHz,带内中心插损为3 dB,带内平坦度为17 dB,带内回波损耗小于-186 dB,在带外28与51 GHz处的抑制度分别为-428与-661 dB。滤波器尺寸仅为640 m×479 mm（021λg×016λg）。     

基于并联负载发夹型谐振器的四阶带通滤波器

针对现代无线通信系统中平坦带通滤波器的需求,提出了一种并联负载的发夹型谐振器,并利用提出的谐振器构建了四阶平坦带通滤波器。首先,通过在发夹型谐振器磁场最强的位置（中心位置）设置电阻,设计了一种新的并联型谐振器,从而可以通过改变电阻值来灵活地调整固有品质因数;其次,采用具有高、低固有品质因数的耦合拓扑来构建四阶平坦带通滤波器。最后,在印刷电路板上制备了一个具有传输零点和平坦带通的四阶带通滤波器。实验结果表明,该四阶带通滤波器的实测结果与仿真结果吻合较好,与其他多阶带通滤波器相比,该四阶带通滤波器具有可灵活控制的固有品质因数和小于0.2dB通带平坦度。     

0.5～2GHz宽带磁调谐带阻滤波器原理与设计

用单晶铁氧体谐振器替代普通微波滤波器的分布参数谐振器构成滤波器。介绍了单晶铁氧体谐振器工作原理,给出了单晶小球的谐振等效电路及其Q值计算式,利用其铁磁共振原理,实现滤波器的多倍频程宽频带磁调谐。用传统滤波器设计方法,基于磁耦合带阻滤波器的工作原理并通过两次滤波器电路的简化,设计出单晶铁氧体带阻滤波器通带,给出了电路的仿真曲线。利用低通滤波器电感环球耦合,成功实现带阻滤波器的磁耦合结构,用单晶铁氧体带通滤波器设计方法设计带阻滤波器阻带调谐结构并给出了环球的结构参数。最后给出了滤波器的实测曲线,在0.5～2GHz通带内插损<2dB,电压驻波比小于2,阻带最小40dB带宽>8MHz,最大3dB带宽<150MHz,阻带深度>60dB。     

多晶YIG磁调滤波器研究

工作频率在6GHz以下、瞬时带宽大于200MHz的磁调滤波器,用传统的单晶YIG磁调滤波器是难以实现的。选择多晶YIG小球作为谐振子,用环耦合结构,借鉴单晶YIG磁调滤波器的设计理论和方法,设计制作了多晶YIG磁调滤波器。器件实测性能如下:在频率2～4GHz范围内,3dB带宽大于150MHz,损耗小于6dB,已达到实用化,表明了多晶YIG用于磁调滤波器的可行性。     

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。     

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。     

High-quality coplanar waveguide tunable band-stop filter using defected ground structure and comb-line resonator with radio frequency microelectromechanical system varactors

A new analog tunable Ka-band band-stop filter is proposed on high resistivity silicon (HRS) substrate using radio frequency microelectromechanical systems (RF MEMS) varactors for satellite and radar applications. The designed filter uses a λ/4 comb-line resonator on the center line of a coplanar waveguide (CPW) with a new uncommon defected ground structure (DGS). Using the DGS in the proposed structure not only decreases the lateral size of the filter but also increases the quality factor. The tuning range of the proposed filter is 29.8–35.6 GHz with a maximum actuation voltage of 44.5 V and a band rejection between 37 and 45 dB. The quality factors of the designed filter in the up and down states of the MEMS varactors are 162 and 292, respectively. The equivalent circuit model of the filter is exactly extracted, and DGS dimensions are optimized. Based on the frequency simulation using ANSOFT HFSS 14, the insertion loss of the designed filter is about 0.51 dB in the 0–20 GHz range and 2 dB in the 0–15 GHz range in, respectively, up and down state of the bridge. The return losses are 0.51 and 0.33 dB at the center frequency for the up- and down-state configuration of the bridge. A step-by-step fabrication process is also proposed for designing the band-stop filter. High quality factor, small size, and improved structure are the advantages of the proposed design.     

A reconfigurable high ultimate rejection inductorless band‐pass filter by the use of N‐path passive mixers

In this paper, a band‐pass filter with a tunable bandwidth and the center frequency is introduced, which employs N‐path and N × M‐path passive mixer structures, for multiband multistandard wireless receivers. The center frequency of the proposed filter is tunable from 0.1 to 1 GHz, while its bandwidth is also adjustable from 6% to 34% of the center frequency at 100 MHz. The passband ripple is reduced by applying a Miller compensation technique, resulting in a worst‐case ripple of only 1.6 dB over the entire tuning range. An additional eight‐path filter is also utilized at the input of the circuit, which highly improves the out‐of‐band rejection of the filter as well as its out‐of‐band linearity. The noise figure and the input return loss are, respectively, better than 5 and 10 dB, and depending on the desired center frequency, the total power consumption of the proposed filter varies from 41 to 70 mW.     

可重构连续型 F 类超宽带功率放大器

带宽与效率是功放设计中的两项重要指标,如何使功放同时满足宽频带、高效率的设计要求一直是功放研究的热点和难点之一。本文基于硬件智能化技术和连续理论提出了连续型F类超宽带功率放大器,以连续理论扩大阻抗匹配空间,将传统F类功放推广至连续型F类功放,有效拓宽其工作带宽,并以可重构技术将分散的频段整合为整体。通过测试,该功放在0.9～4 GHz范围内,功率附加效率(power added efficiency, PAE)大于72%,增益约为12.5 dB,饱和输出功率为41 dBm。本设计将可重构技术和连续理论二者优势结合,具有宽频带、高效率、智能性等优点,能够很好地适应5G无线通信系统的需求。     

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。     

A 2- to 12-GHz 65-nm transmit/receive CMOS DP8T switching matrix for ultra-wideband antenna arrays

An ultra-wideband 2- to 12-GHz transmit/receive (T/R) double-pole–eight-throw (DP8T) switching matrix is developed with a 65-nm complementary metal oxide semiconductor (CMOS) process for a radar-based breast cancer detection system. The measured average insertion losses are 5.2, 7, and 10.6 dB at 2, 6, and 12 GHz, respectively, with input and output matching bandwidths of 2 to 12 GHz and a third-order input intercept point (IIP3) of 31 dBm at 8 GHz. The power consumption is less than 1 mW for a 1.2-V power supply. To the best of the authors' knowledge, this is the first reported DP8T CMOS switching matrix to replace the conventional mechanical switch to control a portable radar antenna.