X~Ku波段宽带驱动放大器设计

基于SiC衬底的0.25 μm GaN HEMT工艺,设计了一款X~Ku波段宽带1 W驱动放大器单片微波集成电路。设计使用了一种有源器件的大信号输出阻抗的等效RC模型验证了GaN HEMT工艺模型的准确性,并获得了不同尺寸的GaN HEMT的大信号输出阻抗。第一级管芯采用负反馈结构,降低匹配网络的Q值,通过带通匹配网络拓扑,实现了宽带匹配。测试结果表明,在28 V的工作电压下,8~18 GHz的频率内驱动放大器实现了输出功率大于30 dBm,功率附加效率大于21%,功率增益大于15 dB。芯片尺寸为：2.20 mm×1.45 mm。该芯片电路具有频带宽、效率高、尺寸小的特点,主要用于毫米波收发组件、无线通讯等领域,具有广泛的应用前景。     

Ku波段径向线相对论速调管放大器的仿真与设计

高频段相对论速调管放大器(RKA)是近年来高功率微波领域的研究热点之一,其发展主要受限于模式竞争、相位抖动和效率偏低等问题。设计了一种径向线RKA,主要由输入腔、两组非均匀双间隙群聚腔和三间隙提取腔等四部分构成。通过比较单双间隙群聚腔与电子束互作用的耦合系数,说明了非均匀双间隙群聚腔具备对电子束较强的调制能力。前端加载TEM模式反射器的非均匀双间隙群聚腔的工作在TM₀₁-π模式,Q值较大,有利于谐振腔之间的能量隔离。采用两组非均匀双间隙群聚腔级联的方式,在注入功率仅10 kW情况下,实现短漂移管长度下电子束深度群聚达110%。粒子模拟结果表明,该器件具有效率高的优点,在电子束电压400 kV,电流5 kA,磁场强度0.4 T条件下,得到功率825 MW,频率14.25 GHz,效率41%的微波输出。     

集成电路器件微波损伤效应实验研究

主要介绍了微波脉冲参数变化对集成电路器件微波易损性的影响。实验表明：集成电路器件损伤功率阈值随着微波频率的增加而增大,随着脉冲重复频率的增加而减小。随脉冲宽度的变化较为复杂,总体是随着脉冲宽度的增加损伤功率阈值逐渐降低,但存在一拐点区域（约100ns）,在此区域后,脉冲宽度增加但器件损伤功率阈值变化不甚明显。器件损伤功率阈值基本呈正态分布,且方差较小,因此,器件的损伤概率近似于0~1分布。     

集成电路高功率微波易损性预测评估模型

介绍了集成电路高功率微波易损性的基本概念,给出了利用人工神经网络建立集成电路高功率微波易损性预测评估模型的基本步骤,通过一个实例,对预测评估模型的有效性进行了检验。实践表明：人工神经网络作为一个有效工具,可以较好地应用到集成电路高功率微波易损性预测评估工作中。     

A monolithic distributed phase shifter based on right-handed nonlinear transmission lines at 30 GHz

The epitaxial material, device structure, and corresponding equivalent large signal circuit model of GaAs planar Schottky varactor diode are successfully developed to design and fabricate a monolithic phase shifter, which is based on right-handed nonlinear transmission lines and consists of a coplanar waveguide transmission line and periodically distributed GaAs planar Schottky varactor diode. The distributed-Schottky transmission-line-type phase shifter at a bias voltage greater than 1.5 V presents a continuous 0°–360° differential phase shift over a frequency range from 0 to 33 GHz. It is demonstrated that the minimum insertion loss is about 0.5 dB and that the return loss is less than-10 dB over the frequency band of 0–33 GHz at a reverse bias voltage less than 4.5 V. These excellent characteristics, such as broad differential phase shift, low insertion loss, and return loss, indicate that the proposed phase shifter can entirely be integrated into a phased array radar circuit.     

集成电路高功率微波易损性预测评估模型

 介绍了集成电路高功率微波易损性的基本概念,给出了利用人工神经网络建立集成电路高功率微波易损性预测评估模型的基本步骤,通过一个实例,对预测评估模型的有效性进行了检验。实践表明：人工神经网络作为一个有效工具,可以较好地应用到集成电路高功率微波易损性预测评估工作中。     

Broadband microwave frequency doubler based on left-handed nonlinear transmission lines

A bandwidth microwave second harmonic generator is successfully designed using composite right/left-handed nonlinear transmission lines(CRLH NLTLs) in a GaAs monolithic microwave integrated circuit(MMIC) technology. The structure parameters of CRLH NLTLs, e.g. host transmission line, rectangular spiral inductor, and nonlinear capacitor,have a great impact on the second harmonic performance enhancement in terms of second harmonic frequency, output power, and conversion efficiency. It has been experimentally demonstrated that the second harmonic frequency is determined by the anomalous dispersion of CRLH NLTLs and can be significantly improved by effectively adjusting these structure parameters. A good agreement between the measured and simulated second harmonic performances of Ka-band CRLH NLTLs frequency multipliers is successfully achieved, which further validates the design approach of frequency multipliers on CRLH NLTLs and indicates the potentials of CRLH NLTLs in terms of the generation of microwave and millimeter-wave signal source.     

微波混频器高功率微波效应等效电路建立及仿真

利用先进设计系统软件设计并制作了单端混频器电路。开展了高功率微波注入效应实验,获得了一组损伤程度不同的混频器。通过测试二极管的伏-安特性曲线和分析失效机理,用拟合方法建立了损伤二极管的等效电路模型。基于此模型建立了损伤混频器等效电路,并对其被高功率微波损伤前后的输入输出特性进行了仿真计算,其变频损耗与混频器损伤后的实验测试结果相吻合。结果表明：损伤二极管的等效电路模型为在正常二极管结电阻两端并联一损伤等效电阻,其阻值大小反应了混频器的损伤程度,阻值越小,损伤越严重。     

集成电路器件微波损伤效应实验研究

 主要介绍了微波脉冲参数变化对集成电路器件微波易损性的影响。实验表明：集成电路器件损伤功率阈值随着微波频率的增加而增大，随着脉冲重复频率的增加而减小。随脉冲宽度的变化较为复杂，总体是随着脉冲宽度的增加损伤功率阈值逐渐降低，但存在一拐点区域（约100ns），在此区域后，脉冲宽度增加但器件损伤功率阈值变化不甚明显。器件损伤功率阈值基本呈正态分布，且方差较小，因此，器件的损伤概率近似于0~1分布。     

新型高性能光控高温超导微波可变衰减器研制

 提出了一种用于高温超导系统的新型星载光控高温超导微波可变衰减器，详细介绍了设计过程，并针对测试结果进行了分析。该衰减器的实质是利用液氮温区高温超导薄膜极低的微波表面电阻和卓越的激光响应特性，实现优良的衰减功能。在器件结构的设计上引入过渡材料和透明有机材料以保证器件良好的接地性能以及激光光束的对准。主要结论如下：光控高温超导微波可变衰减器在液氮温区工作，电路尺寸为12 mm×8 mm×0.5 mm，可单独使用也可集成于高温超导系统中，可大幅减小系统的体积与质量；高温超导衰减器的插损小于0.2 dB，比常规衰减器低1个量级；高温超导衰减器的可变衰减步进值小于0.01 dB，比常规衰减器低1～2个量级。根据激光功率大小对衰减器插损变化特性的影响，该衰减器也可以实现步进式调谐。     

新型高性能光控高温超导微波可变衰减器研制

提出了一种用于高温超导系统的新型星载光控高温超导微波可变衰减器,详细介绍了设计过程,并针对测试结果进行了分析。该衰减器的实质是利用液氮温区高温超导薄膜极低的微波表面电阻和卓越的激光响应特性,实现优良的衰减功能。在器件结构的设计上引入过渡材料和透明有机材料以保证器件良好的接地性能以及激光光束的对准。主要结论如下：光控高温超导微波可变衰减器在液氮温区工作,电路尺寸为12 mm×8 mm×0.5 mm,可单独使用也可集成于高温超导系统中,可大幅减小系统的体积与质量;高温超导衰减器的插损小于0.2 dB,比常规衰减器低1个量级;高温超导衰减器的可变衰减步进值小于0.01 dB,比常规衰减器低1～2个量级。根据激光功率大小对衰减器插损变化特性的影响,该衰减器也可以实现步进式调谐。