基于单边带时间调制的CMOS有源移相器设计

为满足低成本相控阵对高精度波束扫描的需求,提出了一种基于单边带时间调制(single-sideband time-modulation, STM)的CMOS有源移相器.基于Global Foundries 0.13μm CMOS工艺,设计了双相调制单元用于I路和Q路的0°/180°移相,以抑制时间调制所产生的基频和偶次边带;设计了矢量合成与复用放大单元,在不增加功耗的前提下提高了整个电路增益;设计了偏置与时序控制单元,通过对I路和Q路增益的时序控制,实现了STM.仿真结果表明：本设计在1.8 V电源电压下的功耗为15.8 mW,在3-dB带宽（13.2～20.7 GHz）内的增益为-3±1.5 dB;在10～25 GHz频段内,实现了小于0.1°的移相偏差均方根（root mean square,RMS）和小于0.02 dB的增益偏差RMS,相位分辨率达10 bit以上;最大无用边带（-7次边带）的功率抑制比为16.7 dBc.该有源移相器具有低成本、低功耗、低相位偏差、低幅度偏差和低插入损耗等性能,为时间调制阵列提供了一种新颖的单元结构.     

基于阶梯波形的高效时间调制多波束天线

时间调制阵列(time-modulated array, TMA)可产生不同指向的边带多波束,但存在效率低、波束幅度一致性差等缺陷.本文基于阶梯波形提出了一种低成本高效率的时间调制边带多波束实现方法.首先根据任意多波束空间覆盖需求得到TMA的频谱和时域波形,然后基于数控衰减器和0/π移相器的硬件特性实现对理论调制波形的拟合,最终通过阶梯波形优化抑制无用边带功率和边带波动,实现稳定高效的多波束扫描.以8单元TMA为例实现基频、±1、±2次边带对应的5边带,通过调整数控衰减器的衰减步进值寻求调制波形最优解,最终仿真结果显示边带电平抑制在-31.20 dB,工作边带功率波动仅为0.68 dB.该多波束时间调制天线具有成本低、效率高、波束幅度一致性好、无用边带抑制度高等优点,提升了时间调制技术在多波束天线领域的应用价值.     

时间调制阵列在雷达测距中的边带对消方法北大核心CSCD

时间调制阵列（TMA）天线作为一种新型阵列天线，具有扫描精度高、成本低、带宽大和可重构等诸多优点，近年来也被应用于毫米波亚毫米雷达天线的研制中。但是TMA会产生大量的无用边带，尤其是在雷达测距中这些边带会在距离维度上生成多个假目标造成一定的干扰。本文提出了一种TMA天线在雷达测距中的边带对消方法，通过计算距离谱中TMA所产生的无用边带的频率，幅度和相位等参数，该方法可以生成抑制这些无用边带所需的时域对消信号，降低无用边带所生成的假目标的影响。相比通过改进时间调制阵列天线硬件的传统方法，本文所提出的方法通过信号处理抑制边带信号，可进一步简化结构降低系统成本。本文基于LFMCW测距雷达进行边带对消的分析，通过仿真验证，该方法可以将无用边带抑制约10dB。