S波段低相噪同轴介质压控振荡器设计

运用串联反馈振荡器理论设计了一个工作于S波段的低相噪同轴介质压控振荡器。首先分析了同轴介质谐振器的理论以及串联反馈振荡器的工作原理,然后在高频电磁仿真软件HFSS和ADS中进行仿真和设计。为了实现电调谐,将变容管合理地加入振荡器,最终设计完成了一个S波段的低相噪同轴介质压控振荡器。通过对实物成品的测量和调试表明,此压控振荡器达到了预定的技术指标,各项性能良好。测试结果:工作频率为2.075~2.250 GHz,调谐范围为1.75 GHz,输出功率≥11 dBm,谐波抑制度≥23 dBc,相位噪声优于-133 dBc/Hz@100kHz。     

20GHz镜频抑制谐波混频器

镜频抑制混频器能有效地抑制镜像频率,提高雷达和通信系统的抗干扰能力。介绍了一个20 GHz二次谐波镜频抑制混频器的设计与制作,该镜频抑制混频器采用两个相同的二次谐波混频器做为两路混频单元,两路射频输入和中频输出分别用90°的功分器/合路器与两路混频器相连,本征用威尔金森功分器等幅同相输入两路混频。借助于90°的功分器,两路混频器的镜频产物在中频90°合路器的输出端口反相抵消,有用中频在90°合路器的输出端口同相叠加。利用ADS和HFSS对该混频器进行了仿真设计,并对实际电路进行了加工测试。经测试,当中频固定在400 MHz时,射频在20～21 GHz内变频损耗小于10 dB,镜频抑制大于20 dB。     

K波段推-推介质振荡器设计

为了满足现代通信系统对于高频率与高稳定性信号源的需求,提出一种K波段介质振荡器。该振荡器通过推-推结构将两路子振荡器合二为一,使其能够在一个电路中同时实现振荡器和倍频器。在介质谐振器的两条耦合微带线上增加变容二极管模块,通过改变变容二极管的偏置电压调整谐振器中传输信号的相位。变容二极管模块的加入能够有效降低有源器件不一致性对电路的影响,减少两个子振荡器在基频处对输出信号的干扰,同时让振荡器获得200 MHz左右的输出信号频率可调范围。测试结果表明:在输出频率为20.96 GHz时,输出功率约为-4.59 dBm,在10 kHz时达到-66.50 dBc/Hz的相位噪声,在100 kHz时达到-94.31 dBc/Hz的相位噪声,基波抑制度达到-25.42 dBc。     

基于基片集成波导谐振器的压控振荡器设计

设计了一种基于基片集成波导谐振器的X波段压控振荡器。首先分析了串联反馈式振荡器以及基片集成波导谐振器的理论,然后在高频电磁仿真软件ADS中进行仿真和设计,并通过将变容管合理地引入谐振器,实现了电调谐的目的。最终设计完成了一个工作于X波段的基片集成波导压控振荡器。此压控振荡器与传统的介质压控振荡器(DRO)相比,具有稳定性高、平面化以及成本低的优点。由于采用了ADS中的联合仿真功能进行振荡器的设计,仿真结果的准确性得到了提高,减小了实物的调试工作量。测试结果为:工作频率为7 GHz,调谐范围为30 MHz,输出功率≥7 dBm,谐波抑制度≥22 dBc,相位噪声优于-106 dBc/Hz@100 kHz。     

基于外场调制的方向图可控天线

该文设计了一款工作在2.45GHz并可实现60°扫描范围的方向图可控天线阵列。该天线阵列引入介电常数可控的铁电材料作为基板,通过外加直流偏置改变铁电材料的介电常数,从而实现单元馈电相位的连续变化。该天线阵列由馈电结构、隔直结构、移相器及天线阵元4部分组成,各部分分别集成在地板两侧的2个金属层上。不同于其他设计,该天线仅通过控制外加直流偏置电压的大小实现天线最大波束-30°~30°范围内的变化;此外,天线设计了一种新颖的直流偏置电路,减小了天线的设计复杂度,使设计的天线具有更高的实用价值。     

X波段反馈式介质振荡器研究

针对X波段串联和并联两种结构的反馈式介质振荡器(DRO)进行了较深入的研究,并介绍了一种通用的介质振荡器设计方法,设计、实现了这两种反馈式介质振荡器,实验表明该设计方法简单可行。首先运用电磁感应理论简要介绍介质谐振器应用于微波电路的基本原理,阐述了影响介质振荡器相位噪声、稳定度等性能的关键因素,并分别运用负阻和反馈理论对串联和并联两种反馈式介质振荡器的拓扑结构进行了详尽的分析。然后选用相同的介质谐振器和有源器件,运用仿真软件HFSS和ADS设计这两种结构的振荡器,并结合设计过程详细地介绍了设计方法,最后分析仿真结果和实测数据,总结了串、并联反馈式振荡器各自的特点。     

双频带介质集成波导滤波器的设计

介绍了一种双频带带通滤波器,该滤波器源与负载之间的两条通路用来实现两个频带,且滤波器每条通路的阶数和带宽都可以灵活设计。为了实现小体积且方便与平面电路集成,滤波器用介质集成波导设计,采用折叠排列,用微带馈电。另外在公共端设计金属通孔使两条通路同时达到阻抗匹配,使两条通路互不影响。在X至Ku频段内设计了两个双频带带通滤波器,这两个滤波器的中心频率均为11和13 GHz。设计的带宽为200,380,400和200 MHz。实测结果与仿真曲线较为吻合。     

基于谐波控制的高效线性功率放大器设计

为了满足当前第五代移动通信系统对高速率传输的要求，采用谐波控制的方法设计了一款高效线性功率放大器。结合三阶交调分量的产生机制，综合考虑基带阻抗、基波阻抗及二次谐波阻抗对输出功率、效率和线性度的影响，在保证效率的基础之上，改善功放线性度。并采用紧凑、便于集成的耦合线SIR(Step Impedance Resonator)带通滤波器作为输出匹配网络，实现对谐波的抑制。该功率放大器采用GaN HEMT器件CGH40010F,通过仿真与实物测试，验证了该方案的可行性，最终测试结果表明，功率放大器在中心频率3.4 GHz处，间隔5 MHz的双音信号下，输出功率为37 dBm时，对应的功率附加效率(PAE)为40%,三阶交调失真(IMD3)为-30 dBc,增益约为10.5 dB。