Low noise wide bandgap SiC based IMPATT diodes at sub-millimeter wave frequencies and at high temperature

We have presented a comparative account of the high frequency prospective as well as noise behaviors of wide-bandgap 4H-SiC and 6H-SiC based on different structures of IMPATT diodes at sub-millimeter-wave frequencies up to 2.18 THz. The computer simulation study establishes the feasibility of the SiC based IMPATT diode as a high power density terahertz source. The most significant feature lies in the noise behavior of the SiC IMPATT diodes. It is noticed that the 6H-SiC DDR diode shows the least noise measure of 26.1 dB as compared to that of other structures. Further, it is noticed that the noise measure of the SiC IMPATT diode is less at a higher operating frequency compared to that at a lower operating frequency.     

Ka波段毫米波云雷达数据质量控制方法

针对国内首部固态、多观测模式体制的Ka波段毫米波云雷达观测资料,提出速度模糊、噪点-径向干扰杂波和悬浮物杂波的质量控制方法,并对方法效果进行了检验和分析.结果表明,该方法具有很好的成功率和稳定性,15个云过程检验的退模糊成功率都达到100%;能准确判断出速度模糊和类型并纠正平均多普勒速度和谱宽;能较好地滤除噪点和径向干扰杂波,并对缺测进行补值;能较好去除低空悬浮物杂波,同时保留小尺度的云.     

不同类型降水对毫米波传播特性的影响研究

为了提高复杂降水条件下毫米波传播衰减的评估精度,通过分析多个地区的降水谱特征,得出具有代表性的层状云降雨、积层混合云降雨、积雨云降雨以及干雪、湿雪的谱分布参数,然后结合降水粒子的形状、相态、介电模型,计算降水体目标在毫米波波段的散射特性.结果表明,降水强度不是唯一影响毫米波传播衰减的因素; 降水粒子相态、谱分布、入射波频率和温度等对毫米波传播特性均有不同程度的影响,其中谱分布和数密度是影响降雨对毫米波衰减的主要因素; 冰水构成比例是影响降雪对毫米波衰减的主要因素; 不同相态的降水,尤其是干雪、湿雪和雨对毫米波传播影响的差异较大; 而温度的影响较小.并建立了考虑谱分布和温度的降水衰减模型.     

基于零偏置肖特基二极管的毫米波宽带高灵敏度检波器

Two broadband detectors at W-band and D-band are analyzed and designed with low barrier Schottky diodes. The input circuit of the detectors is realized by low and high impedance microstrip lines, and their output circuit is composed of a radio frequency (RF) bandstop filter and a tuning line for optimum reflection phase of the RF signal. S-parameters of the complete circuit are exported to a circuit simulator for voltage sensitivity analysis. For the W band detectors, the highest measured voltage sensitivity is 11800 mV/mW at 100 GHz, and the sensitivity is higher than 2000 mV/mW in 80-104 GHz. Measured tangential sensitivity (TSS) is higher than-38 dBm, and its linearity is superior than 0.99992 at 95 GHz. For the D band detector, the highest measured voltage sensitivity is 1600 mV/mW, and the typical sensitivity is 600 mV/mW in 110-170 GHz. TSS is higher than-29 dBm, and its linearity is superior than 0.99961 at 150 GHz.     

智能反射面辅助的毫米波系统性能

毫米波通信具有丰富的频谱资源,可以支持多千兆的无线接入,但是毫米波通信具有非常高的路径损耗,容易发生阻塞现象,尤其是在密集的城市环境。为了解决这一问题,引入了智能反射面(IRS)这一新技术,来增加反射路径,提高毫米波通信的性能。主要探讨IRS辅助下的毫米波系统,推导出引入IRS的平均可达速率,并对比分析了这一技术与传统放大转发(AF)中继系统的性能差。分析表明当反射元件的数量达到一定值时,IRS系统的平均可达速率高于AF中继系统。并且得到了反射元件的最优值,来使IRS系统的能量效率最高。仿真验证了推导公式的正确性,并显示,当反射元件的数量取最优值时,随着可达速率的增大,系统的能量效率增大。     

毫米波波束管理的设计与研究

毫米波是第五代移动通信系统的重要通信技术,因其频谱特性可以利用大带宽承载大量信息,有效提升系统的吞吐量。高频段毫米波传输具有高损耗性,且受环境影响较大,为了支持非视距和移动性,必须支持准确且实时的波束跟踪以确保信号传输质量。波束管理的目的是使得基站与终端之间发送与接收波束对准以提高链路的性能。文中根据3GPP协议规范设计了波束管理方案,包括以下几方面的内容:波束扫描、波束测量、波束上报、波束指示、波束失败恢复。     

一种新研制的W频段固态GaN功率放大器毫米波源

介绍了一种新研制的W频段固态GaN功率放大器毫米波源,给出了系统组成与工作原理,提供了其主要部件W频段固态Gunn驱动源、W频段波导-微带转换器、主放大器芯片基本性能及实验测试结果。该固态毫米波源工作频率94 GHz,输出连续波功率大于300 mW,线性增益10 dB,附加效率(PAE)大于16%。在W频段固态毫米波源研制过程中,其单片微波集成电路(MMIC)功率放大器半导体材料选择经历了GaAs、InP到GaN演变,结果清楚表明, W频段毫米波源的GaN MMlC功率放大器输出功率、增益、效率、高温性能要优于其他固态MMIC功率放大器性能。 W频段大功率固态GaN MMlC技术将在毫米波领域带来新的技术革命和应用。     

毫米波合成孔径雷达的发展及其应用

分析了毫米波SAR高分辨成像的基本原理,阐述了毫米波SAR的优点,并结合目前国际上典型的毫米波SAR系统,综述了毫米波SAR技术与系统的发展状况,讨论了毫米波SAR的应用前景、存在的问题以及未来的发展趋势.     

5G毫米波OTA系统不确定度评估

5G毫米波频段有许多应用场景。毫米波采用了波束赋形技术,需要基于天线阵列实现。由于毫米波射频前端高度集成,一般不具备射频测试接口,几乎所有的测试项目需要在空口(Over-The-Air,OTA)环境下进行,因此一个可靠、稳定的测试环境是保证测试结果准确的必要条件。然而,OTA系统是由暗室、射频线缆、转台等多个部分组成的复杂测量环境,每一个环节都可能引入相应的测量不确定度,并且传递到最终的测量结果上。此外,毫米波测量具有频率高、损耗大的特点,相对低频更难保证测量系统的可靠性,因此对毫米波OTA系统不确定度的研究具有重要意义。结合典型的5G毫米波OTA测量环境对系统不确定度进行阐述与分析。     

Performance study of hybrid spectrum access scheme in millimeter wave cellular network

In millimeter wave cellular networks,the spectrum efficiency of multi-operator dual frequency hybrid spectrum access scheme under open access mode was studied.Firstly,Poisson point process was used to model the distribution of base stations of each operator,the base station and carrier frequency were selected by users based on maximum received power criterion and high frequency carrier signal to interference plus noise ratio (SINR) threshold access criterion respectively.Secondly,the rate coverage was used as performance criteria to study the spectrum efficiency,and the theoretical expression of rate coverage was derived based on stochastic geometry theory according to channel model,path loss model and antenna model.Finally,the influence of user density,base station density and antenna gain on rate coverage was analyzed by simulation.The experimental results show that the multi-operator dual frequency hybrid spectrum access scheme has better spectrum utilization efficiency.     

低相噪毫米波频率合成器设计

简要介绍毫米波频率合成器的重要性,分析两种毫米波频率合成器实现方案的优劣,综合其优点,并采用直接数字频率合成（DDS）技术,提出毫米波频率合成器的设计方案。进行方案系统实验,结果表明,相位噪声为-85dBc／Hz@10kHz,提升了整个毫米波通信系统的性能。     

装甲目标毫米波被动探测信号熵特征提取及仿真分析

根据装甲目标毫米波被动探测信号的不规则波动性,提出以熵为特征的装甲目标的识别方法.以实测数据为基础,论证了方法的有效性.对仿真获得的装甲目标、干沙、钢板、积水的天线温度曲线分别提取了熵特征,分析了彼此间熵的直方图及平均值.结果表明,以熵为特征可以对地面背景及典型"干扰物"中的装甲目标进行有效识别,具有切实可行的工程借鉴意义.     

超宽带毫米波接收前端设计

针对传统超宽带射频前端组合杂波干扰过多和体积过大的问题,提出了将射频前端通过采用毫米波二次变频的设计方案,使得输入中频和输出射频之间的频率间隔加大,削弱了混频导致的频率组合、杂散和本振反向辐射等干扰。通过对器件功率及电平的合理配置,实现了低噪声、宽频带、大动态的输出,在大于4 GHz的接收频段内,其噪声系数小于3.6 dB,动态范围大于55 dBm。该接收前端还具备低成本、结构紧凑、重量轻等特点,可广泛应用于电子对抗、宽带侦察接收系统。     

采用次谐波混频技术的毫米波超宽带混频器研制

提出了一种次谐波混频技术结合宽带匹配滤波电路的设计方法,能有效降低本振源的制作难度,并可扩展中频带宽。应用高频场仿真软件以及谐波平衡仿真软件,研制了两个频段的超宽带次谐波混频器。测试结果:K频段混频器,固定本振频率15 GHz,射频频率在18~26.5 GHz的频带内变化时,变频损耗小于10.7 dB,最小变频损耗为7.5 dB;Ka频段混频器,固定本振频率22 GHz,射频频率在26.5~40 GHz的频带内变化时,变频损耗小于11.5 dB,最小变频损耗为8 dB。测试结果指标与传统的双平衡混频器指标相当,证明了电路设计方案的正确性。     

基于平衡探测的RoF系统的毫米波研究

通过理论建模,在中心站利用法布里一珀罗(F-P)滤波器从可调谐激光器中滤出两束相位近似相等的相干光,经过2x2光纤耦合器耦合之后,在基站利用两个光电探测器进行平衡探测产生了毫米波信号.经仿真对比,相位噪声和系统强度噪声得到了极大的改善.     

基于BGA互联的毫米波模块三维集成设计

设计了一种利用微波基板作为转接板的毫米波系统级封装（System in Package,SIP）模块。采用球栅阵列(Ball Grid Array,BGA)作为射频信号层间垂直互联传输和隔离结构,实现了三维集成毫米波模块的低损耗垂直传输。对样件测试结果显示,在28~31 GHz频率范围之间,其端口驻波小于1.5,增益大于30 dB。该三维集成结构简单,射频传输性能良好,其体积仅为传统二维平面封装结构的20%,实现了模块的小型化,可广泛用于微波和毫米波电路与系统。     

Steady-state electron transport in the III–V nitride semiconductors: A sensitivity analysis

We studied the sensitivity of the steady-state electron transport in GaN to variations in the important material parameters related to the band structure. We found (a) that an increase in the lowest conduction-band-valley effective mass leads to a lowering and broadening of the peak in the velocity-field characteristic, as well as to an increase in the field at which the peak occurs; (b) that increases in the upper conduction-band-valley effective masses dramatically decrease the saturation drift velocity, with very little other effect; (c) that increased nonparabolicity of the lowest conduction-band valley leads to a broadening and shifting to higher electric fields of the peak in the velocity-field characteristic; (d) that increases in the intervalley energy separation lead to moderate increases in the peak drift velocity; and (e) that increases in the degeneracy of the upper conduction-band valleys leads to a moderate decrease in the saturation drift velocity.     

车载毫米波SAR对近海域的成像及监测

针对近海域监测的应用背景,介绍了一种用于近海监测的车载毫米波SAR系统,该系统灵活机动、费用低廉,结合了毫米波和SAR的特点,能够实砚对近岸静止扣活动目标的高分辨成像及监测。在此对某次实验获得的SAR数据进行了成像处理,由于在系统要求的作用距离范围内,距离单元数不是很多,可对每个距离单元都构造一个方位匹配函数,保证方位向的高分辨率不受损失,为海面舰船目标的检测研究提供高分辨SAR图像。     

一种低损耗毫米波垂直互联设计

设计了一种利用球栅阵列(BGA)的毫米波垂直互联,解决了毫米波系统三维(3D)集成时层间信号互联的低损耗传输问题.根据传输线理论,利用电磁仿真软件对这种采用BGA的垂直互联进行了仿真,并对层间通孔半径、焊球半径、焊盘半径等对传输性能的影响进行了分析.样件测试结果显示,在28.4~30.4 GHz,其层间垂直传输损耗小于0.36 dB,反射小于-15 dB.该垂直互联结构简单、性能良好,可广泛用于毫米波微系统3D集成.     

毫米波主动寻的制导系统的性能仿真研究

随着当代科学技术的迅猛发展，毫米波主动寻的制导系统得到了不断的升级优化，如与红外成像制导等制导系统进行组合使用，则复合制导系统的性能将得到充分的发挥。介绍了毫米波制导系统的优点，并对其性能进行了仿真，仿真结果进一步证实，只要其它的参数条件选择适当，那么毫米波主动寻的制导系统能够充分满足战争的需求。