基于电长度可调的可重构功分器设计

根据分支线耦合器的功率合成效率会受输入功率相位差的影响,通过含变容二极管的π型电路将其级联在3dB Wilkinson功分器的后端,实现原功分器的功率再分配。通过调节变容二极管的偏置电压改变π型电路的等效电长度实现相位差,可实现功分器的分配比例可调。在此原理上,基于ADS软件设计了两款工作频率为2.5GHz的可重构功分器,可分别实现分配比例在0~25dB(约1∶1~300∶1)和-15.5~15.5dB(约1∶35~35∶1)范围内连续可调,且其回波损耗和输出端口间隔离度均优于20dB,适用于射频与微波系统中的实时功率分配与合成。     

基于功率反射法的E 型可重构功分器

基于对功率反射电路和级联传输线的分析计算,提出了一种新型分配比可重构方法。奇-偶模分析表 明,当改变功率反射电路中级联传输线的电长度时,可以实现任意范围的功率分配比连续可调。在此原理的基础上,利 用E 型调谐电路代替级联传输线,设计了一款工作在2. 45 GHz 的E 型可重构功分器。仿真和实物测试得到,当E 型 调谐电路中变容二极管的偏置电压在0~20 V 范围内改变时,可重构功分器的功率分配比可以在-21. 3~22 dB 之间连 续可调,同时回波损耗和隔离度均优于20 dB,插入损耗低于1. 3 dB。     

一种宽频带小尺寸频率可重构耦合器

为了适应通信发展中小尺寸可重构的需求, 提出一种具有宽频带小尺寸中心频率可调的可重构耦合器.为减小电路尺寸, 采用π型可调结构, 并将可调部分电路放进耦合器内部夹角处, 并分析可调电路开路微带线的夹角、长度和宽度对中心频率的影响.电调功能由变容二极管实现.文中通过分析电路结构, 从理论上揭示了中心频率可调的机理.通过仿真、加工和测试, 仿真和测试结果吻合良好.仿真和测试结果表明:通过改变加在变容二极管两端的电压, 耦合器的中心频率在705~1 050 MHz范围内连续变化, 在频率变化过程中, 耦合器保持输出端口相位正交和幅度平衡.并分析了引起输出端插入损耗的原因.     

一种基于电调移相器的可重构天线

设计并实现了一种基于反射式移相器的极化可重构天线。该天线使用一对交叉摆放的领结型振子作为辐射单元,并在馈电网络中通过两路移相器调整双馈端口间的相位差实现线极化、左旋圆极化和右旋圆极化模式之间的切换。通过加载匹配枝节的方法扩展了反射式移相器的移相范围,提高了移相器的移相精度,降低了天线圆极化模式带内的轴比。所设计天线的中心频率为5.4 GHz,在线极化模式下10 dB 阻抗带宽为990 MHz,在圆极化模式下10 dB 阻抗带宽分别为760 MHz 和850 MHz,3 dB 轴比带宽分别为510 MHz和480 MHz。该天线在频带内具有稳定的波束方向图,其平均增益为5.3 dB,并且具有27 dB 的主极化-交叉极化隔离。最终的实测结果与仿真结果基本一致,表明该天线具有良好的性能。     

一种基于AFSS的可重构天线设计

针对5G智能天线双频工作,提出一种基于有源频率选择表面（active frequency selective surface, AFSS）的可重构天线,该天线由蝶形频率可重构馈源和八棱柱形AFSS构成,馈源采用的是共面波导方式馈电的蝶形单极子. AFSS由对称弯钩状缝隙的周期结构构成,通过PIN二极管进行加载,使得AFSS能够在3.4～3.6 GHz和4.8～5.0 GHz两个5G频段互为反射模式和透射模式. 利用AFSS对馈源天线激励的电磁波进行空间调控,可实现两个频段的全向和定向波束的切换,也可实现水平面波束扫描. 根据仿真设计的天线模型进行设计加工和实际测试,结果表明:该天线的工作频段可以覆盖以上两个频段,低频定向波束增益为7.6 dBi,高频定向波束增益为8.6 dBi;并且能实现高/低频双波段切换、全向/定向波束切换和水平面内360°波束扫描功能. 该天线具有波束切换灵活、功耗低、造价低等特点,在新一代无线通信系统中具有一定的应用价值.     

一种S频段反射型可调模拟移相器的设计

设计了一种应用于S频段卫星通信相控阵系统的反射型可调模拟移相器。该移相器利用三分支线定向耦合器扩展了带宽,改善了工作频段内驻波;采用传输线和变容二极管构成的L型反射负载扩大了相移量。测试结果表明,在上行频段1.98～2.01 GHz内,相移量达到191°±1°,在下行频段2.17～2.2 GHz内,相移量达到186°±0.1°;插入损耗优于3.3 dB且插入损耗波动小于1 dB,回波损耗在整个电压调谐范围内均大于20 dB。该移相器结构简单、便于调节且价格低廉,在卫星通信领域有一定的应用价值。     

一种新型极化可重构微带天线

利用互补开口谐振环(CSRR)结构提出了一种新型极化可重构微带天线。将CSRR 和一个PIN 二极管开关加载在天线的地板上,通过控制二极管开关的状态,可以实现左旋圆极化和线极化之间的切换,无需额外的偏置电路。利用仿真软件分析了CSRR 的尺寸和位置对天线圆极化特性的影响。所设计的天线工作在5. 8GHz 频段范围,测试结果与仿真结果吻合较好。实验结果表明,在圆极化状态下,中心频率5. 77GHz,-10dB 阻抗带宽约360MHz,最小轴比为1. 5dB,3dB 轴比带宽为80MHz;线极化状态下,中心频率5. 72GHz,-10dB 阻抗带宽约200MHz。天线增益均为6dB 左右,具有良好的方向性,可用于现代无线通信系统中。     

从S波段到毫米波段的可重构功分器设计研究

为满足毫米波可重构通信系统需要,文中设计了毫米波可重构威尔金森功分器.首先在S波段设计了基于PIN二极管的可重构功分器电路和原型;然后在此基础上把原理外推到K/Ka频段,通过参数提取方法重点研究PIN二极管寄生参数的影响及其最佳匹配方式;最后设计了K/Ka频段的可重构功分器原型,并进行了仿真和测试.实测结果表明,K/Ka频段可重构功分器在工作带宽内,双路导通模式下端口1到传输端口（端口2和端口3）的插入损耗小于4.92 dB,传输端口之间的隔离度大于15.8 dB;单路导通模式下插入损耗小于1.65dB,端口1和隔离端口之间的隔离度大于22.4 dB,实测结果与仿真结果基本一致.使用场路联合仿真的方法基于PIN二极管设计可重构功分器,在K/Ka频段考虑寄生参数的影响,设计的可重构功分器模型准确、结构简单,适合可重构系统应用.     

一种甚高频中心和带宽可调耦合滤波器设计

针对两种典型的电调谐耦合滤波器结构,研究了在滤波器中心频率改变时如何保持滤波带宽恒定的问题.采用LC集总元件,考虑实际元件的寄生效应,提出了VHFL频段中心频率和带宽可调的双调谐耦合滤波器结构。仿真结果表明：该滤波器在56.9～165.8 MHz的可调范围内,电路频率选择性能良好,且矩形系数（30 dB/3 dB）小于7,保持接近常数的带宽.实际电路的测试结果验证了设计的有效性.     

一种中心和带宽可调VHFL 频段耦合滤波器设计

针对典型电调谐耦合滤波器的两种结构：电感耦合和电容耦合,对滤波器的带宽影响因素进行了理论分析,通 过改变电容耦合单元使得中心频率变化时带宽保持不变。选择了NXP 的BB131 作为谐振变容管,选择NXP 的BB132 作为 耦合变容管,设计了VHFL 频段中心频率及带宽均可调的双调谐耦合滤波器,利用ADS 软件进行了仿真。仿真结果表明此 滤波器在56.9~165.8MHz 的可调范围里,保持接近常数的带宽,矩形系数（30dB/3dB）小于7,具有很好的选择性。实际 电路的测试结果验证了设计的有效性。     

一种新型大功分比的T 型微带不等功分器

微带T 型功分器,是阵列天线馈电网络中最常见的微带功分器。它容易实现各种形式的复杂馈电网络,但是难以实现大功分比,主要原因在于其中一个支路的阻抗变换段是高阻抗线,现有加工水平很难实现。理论 分析了通过单枝节网络等效替换高阻抗线的方法,可以实现大功分比。推导了单枝节网络的计算公式,并进行了仿 真研究,最后利用该方法制作了一个功分器,实测结果和仿真数据吻合良好,证明了该设计方法的有效性和正确性。     

用于移动通信电调天线的宽频移相器*

提出一种用于移动通信电调天线的宽频移相器。该移相器通过介质滑动来改变相位,通过局部阻抗匹配保证介质滑动过程中各支路阻抗的小幅波动,实现稳定的功率分配。仿真和实测结果表明,该移相器在1. 71GHz-2. 69 GHz 范围内,电压驻波比(VSWR)小于1. 25,传输系数波动不超过依1dB,在最大相移位置,相位离散性在7.5%以内。该移相器具有工作频带宽、通用性强、布局紧凑、体积小等优点。     

十位数控射频移相器的设计与验证

针对GSM超线性前馈功率放大器控制单元对信号相位控制的需求,利用ADS软件仿真并设计了一种射频移相器单元电路,该单元采用一个3dB电桥与4个变容二极管SMV1245组成了一个反射式射频移相网络,工作频率为930MHz～960 MHz,控制电压0～5 V。数字控制部分由ARM7主控芯片与十位数控DA芯片X9119组成。最终以聚四氟乙烯为介质的微带电路板实现、经网络分析仪实际测试可实现在0～147°范围内的相移控制,控制精度为10Bit,状态切换速度<300μs,插入损耗<-2.3dB,损耗波动<±0.7dB。     

宽频比双频Wilkinson功分器的研究与设计

为了实现双频Wilkinson功分器的宽频比特性,并简化设计结构,在研究奇模-偶模分析理论的基础上,提出了一种在输出端口并联开路微带线的新型结构.首先通过奇模-偶模分析理论得出设计电路的参数方程,接着利用Matlab对推导方程进行求解,获得具体的设计参数,从而设计出宽频比(2.0～6.0)的双频Wilkinson功分器.为了验证设计方法的正确性,仿真并且加工了一个工作在870MHz和2140MHz两个基站频率的功分器.测试结果表明:双频功分器在两个工作频段内都具有良好的性能,测试与仿真结果吻合良好,验证了该方法是可行的.     

具有带通响应的槽线微波功分器

首次提出一种基于半波长槽线谐振器的功分器。该功分器集合了功率分配、带通响应这两种功能于一身,实现了电路设计的多功能化和小型化。该功分器的仿真和测试结果吻合良好,在通带内功分器的两个输出端口3dB等分同时插入损耗小于2dB。区别于传统功分器的是,该功分器两个输出端口的在基波同相,而在二次谐波处为反相信号。这个特点在微波非线性电路的功率合成过程中可用来抑制二次谐波。     

一种 CRLH 传输线结构的电调移相器设计

基于左右手复合传输线（CRLHTL,Composite Right／Left-Handed Transmission Line）提出了一种加载变容管结构的电调移相器,该移相器由两个电调复合传输线单元级联构成,每个复合传输线单元含3个变容二极管用以实现其相位传播常数以及等效特性阻抗的大范围调配。为方便工程使用,整个移相器6个变容二极管采用单一偏置电压控制,仿真以及最终测试结果均显示,在其工作的S频段内实现了可调相移量大于180°,相对带宽大于10％且回波损耗优于10dB的良好性能。     

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。