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ka波段自偏置微带环行器优化设计与仿真分析

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磁性材料及器件 2024年第3期 41-46页

作者：龚莹蒋晓娜王森邬传健李启帆孙科余忠兰中文电子科技大学材料与能源学院中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所

基于BaM型六角铁氧体材料，利用有限元仿真软件建立微带环行器的三维电磁场模型，优化仿真设计ka波段自偏置环行器的结构和尺寸，探究铁氧体基板厚度h、中心圆盘半径R0以及大小Y结尺寸对环行器性能的影响。结果表明，在26～28 GHz频率... 详细信息

基于BaM型六角铁氧体材料，利用有限元仿真软件建立微带环行器的三维电磁场模型，优化仿真设计ka波段自偏置环行器的结构和尺寸，探究铁氧体基板厚度h、中心圆盘半径R0以及大小Y结尺寸对环行器性能的影响。结果表明，在26～28 GHz频率范围内，插入损耗S21随着铁氧体基板厚度h增大而增大，隔离度S12和回波损耗S11随铁氧体基板厚度h和中心圆盘半径R0先增大后减小；随着大小Y结长度和宽度的增大，回波损耗S11和隔离度S12均先增大后减小。经优化仿真后，在26～27.6 GHz频率范围内，环行器插入损耗S21均小于1 d B，最小插入损耗为0.85 d B，最大隔离度为53 d B，隔离度S12和回波损耗S11均大于20 dB的带宽约1.6 GHz，器件整体尺寸为7 mm×7mm×0.4 mm，具有良好的环行性能。

关键词：自偏置环行器 ka波段仿真分析插入损耗隔离度

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ka波段双模螺旋线行波管的研制

真空电子技术 2024年第1期 26-32页

作者：王光强郑丽李紫琳王娟张依雨孟晓君李伟耿伟楠苏小刚北京真空电子技术研究所北京100015

本文介绍了一种ka波段双模螺旋线行波管的研制情况,其工作频率范围为32~38GHz,工作电压为9.5kV,低模工作比为70%,峰值输出功率为150~200W;高模工作比为10%,峰值输出功率为300~400W。该ka波段双模螺旋线行波管具有工作电压低、快速启动... 详细信息

本文介绍了一种ka波段双模螺旋线行波管的研制情况,其工作频率范围为32~38GHz,工作电压为9.5kV,低模工作比为70%,峰值输出功率为150~200W;高模工作比为10%,峰值输出功率为300~400W。该ka波段双模螺旋线行波管具有工作电压低、快速启动、可无环控工作的特点,适用于航外有源诱饵弹等多种应用场景。

关键词： ka波段双模螺旋线行波管诱饵无环控

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周期介质加载大轨道回旋行波管研究

现代电子技术 2024年第8期47卷 55-60页

作者：杨锦涛王峨锋雷朝军赵其祥雷子涵高东硕曾旭冯进军北京电真空技术研究所北京100020 中国人民警察大学河北廊坊065000 桂林电子科技大学广西桂林541004

通过耦合系数、模式竞争和起振条件分析谐波状态下采用大回旋电子注周期性介质加载结构的注波互作用特点,并通过理论分析和PIC粒子模拟,优化设计出一支ka波段大回旋电子注回旋行波管。该回旋行波管处于二次谐波工作状态,互作用结构采用... 详细信息

通过耦合系数、模式竞争和起振条件分析谐波状态下采用大回旋电子注周期性介质加载结构的注波互作用特点,并通过理论分析和PIC粒子模拟,优化设计出一支ka波段大回旋电子注回旋行波管。该回旋行波管处于二次谐波工作状态,互作用结构采用周期性介质加载结构,结构简单,工艺成熟。仿真结果表明,在电子注为75 kV、电流为9 A、磁场强度仅为0.51 T的工作条件下,所设计的回旋行波管最大输出功率达到了156 kW,3 dB带宽为4.4 GHz,最大增益为47.18 dB,磁场用常规电磁线圈磁体产生即可达到要求。

关键词：回旋行波管大回旋电子注 ka波段二次谐波周期性介质加载高频结构竞争模式

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ka波段宽带收发前端设计

微波学报 2023年第S1期39卷 285-287页

作者：夏令希刘勇马传武唐小宏电子科技大学.电子科学与工程学院成都611731

本文介绍了一款工作在32-40GHz的宽带收发系统。系统包含了本振模块,ka变频模块,X变频模块,功放模块与天线模块。该收发系统采用超外差结构,使用两次变频方案,第一次为ka-X波段变频,第二次为X波段变频。其中ka变频方案中的上变频采用了... 详细信息

本文介绍了一款工作在32-40GHz的宽带收发系统。系统包含了本振模块,ka变频模块,X变频模块,功放模块与天线模块。该收发系统采用超外差结构,使用两次变频方案,第一次为ka-X波段变频,第二次为X波段变频。其中ka变频方案中的上变频采用了分段滤波设计来达到杂散抑制要求,X变频方案采用双向放大芯片使接收与放大通过同一个链路进行放大,极大地节省了模块体积和面积。本文主要设计并测试了其中的ka变频模块以及X变频模块使其达到所需设计指标。

关键词： ka波段宽带收发前端两次变频

ka波段40W功率放大器MMIC的设计和实现

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半导体技术 2023年第5期48卷 403-407页

作者：王彪王生国刘帅李静强付兴中许春良中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051 专用集成电路重点实验室石家庄050051

采用0.15μm栅长GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,研制了一款ka波段大功率、高效率功率放大器单片微波集成电路(MMIC)。电路采用三级放大结构,在输入、输出端采用Lange耦合器进行功率分配和合成,输入匹配网络加入RC稳定结构以提升电路... 详细信息

采用0.15μm栅长GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,研制了一款ka波段大功率、高效率功率放大器单片微波集成电路(MMIC)。电路采用三级放大结构,在输入、输出端采用Lange耦合器进行功率分配和合成,输入匹配网络加入RC稳定结构以提升电路稳定性,末级器件采用改进型电抗式Bus-bar总线合成匹配网络,在保证各路平衡性的同时,调整器件电压和电流波形,提高电路的输出功率和功率附加效率。测试结果表明,在34~36 GHz频带内,放大器MMIC的饱和输出功率达到40 W,功率增益达到18 dB,功率附加效率达到30%。该功率放大器可有效改善毫米波发射系统的信号传输距离和作用精度。

关键词：功率放大器(PA) ka波段 GaN 单片微波集成电路(MMIC) 大功率高效率

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ka波段雷达高度表设计

Ka波段雷达高度表设计

作者：白静西安电子科技大学

学位级别：硕士

雷达高度表是用来测量飞行器载体和地面之间相对高度的电子设备,是众多飞行器必不可少的机载设备。线性调频连续波(LFMCW)雷达高度表具有抗干扰性强、无距离盲区、发射功率低、重量轻和体积小等一系列的优点。针对雷达高度表的应用场景... 详细信息

雷达高度表是用来测量飞行器载体和地面之间相对高度的电子设备,是众多飞行器必不可少的机载设备。线性调频连续波(LFMCW)雷达高度表具有抗干扰性强、无距离盲区、发射功率低、重量轻和体积小等一系列的优点。针对雷达高度表的应用场景越来越复杂,人们对雷达高度表的性能也提出更高的要求。本文重点是对高度表信号处理方法进行建模与仿真分析,并以FPGA为核心设计并实现一套完整的数字信号处理样机,最后通过无人机挂飞实验完成对该雷达高度表相关性能的验证。本文阐述了LFMCW雷达高度表的工作原理,完成了锯齿波调制下地面回波的建模与仿真,将两维FFT算法以及单边CFAR检测的方法应用在该雷达高度表数字信号处理中,并采用α-β滤波来对飞行器的测高结果进行平滑处理,取得了理想的测高效果。在系统实现上,雷达前端采用了国产的ka波段雷达前端芯片,并采用了拥有高线性度斜坡特性的PLL芯片ADF4158。在系统高采样率的前提下,为了使系统在近地飞行时具有更高的测距精度以及更好的实时性能,该雷达高度表结合雷达前端,通过改变发射波形的方式,使系统发射小调制周期、大调制带宽的线性调频信号,远距离测高模式下,则采用的是较大调制周期、较小调制带宽的发射波形。由此设计出一种基于远近两种测高模式的恒定调制周期工作体制的雷达高度表的数字信号处理方案,并仅用一片FPGA芯片实现了一套完整的数字基带处理方案。本设计硬件系统的核心采用的是Xilinx的FPGA芯片Zynq-7020。相比较经典的FPGA,Zynq-7020基于So C架构,可以分为处理器PS和可编程资源PL两部分,特别适用于软硬件的协同设计。本文FPGA设计中,对每一个模块的设计及实现方法进行了具体介绍,并对每一模块的资源占用以及运行时间进行了详细分析,在有限的FPGA资源内完成了该雷达高度表数字信号处理方案,并达到了各项设计的指标要求。

关键词： ka波段雷达高度表线性调频连续波恒定调制周期体制

碳基气凝胶/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备及其在ka波段的吸波性能

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塑料工业 2022年第12期50卷 122-126,164页

作者：张春梅李小龙王宇柔肖纯吉罗军翟天亮贵阳学院化学与材料工程学院贵州贵阳550005 贵州师范学院化学与材料学院贵州贵阳550018

随着第五代移动通信技术(5G)技术和军事科技的快速发展,对吸波材料的带宽和效能提出了更高的要求。通过单向冷冻干燥法制备了具有单向取向结构的碳纳米管/氧化石墨烯/壳聚糖气凝胶,经硅烷表面改性后填充聚二甲基硅氧烷制备了碳基气凝胶... 详细信息

随着第五代移动通信技术(5G)技术和军事科技的快速发展,对吸波材料的带宽和效能提出了更高的要求。通过单向冷冻干燥法制备了具有单向取向结构的碳纳米管/氧化石墨烯/壳聚糖气凝胶,经硅烷表面改性后填充聚二甲基硅氧烷制备了碳基气凝胶/聚二甲基硅氧烷(CA/PDMS)复合材料。结果表明,所得CA/PDMS复合材料具有显著各向异性,在取向方向上的电导率为5.59 S/m,为垂直于取向方向上的4.6倍。压缩测试结果表明,CA气凝胶骨架对PDMS基体起到了力学增强作用。CA/PDMS复合材料在垂直于取向方上在ka波段26.5~40 GHz范围内吸收损耗均高于30 dB,最高可达37.8 dB。

关键词：气凝胶聚二甲基硅氧烷 ka波段吸波性能

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一种基于BGA的ka波段射频信号传输设计

微波学报 2023年第S1期39卷 222-224页

作者：谢书珊阮文州蔡晓波中国电子科技集团公司第十四研究所南京210039

ka波段射频信号的垂直传输技术是实现ka波段SiP板级应用的关键技术。文中针对应用BGA管脚的陶瓷封装ka波段SiP装配于PCB的情况,设计了从芯片键合、微带传输、类同轴陶瓷基板垂直传输、类同轴BGA传输、类同轴微波印制板垂直传输到PCB带... 详细信息

ka波段射频信号的垂直传输技术是实现ka波段SiP板级应用的关键技术。文中针对应用BGA管脚的陶瓷封装ka波段SiP装配于PCB的情况,设计了从芯片键合、微带传输、类同轴陶瓷基板垂直传输、类同轴BGA传输、类同轴微波印制板垂直传输到PCB带状线传输的连续传输结构。通过对传输结构建模,并进行计算和电磁场仿真,完成了基于BGA的陶瓷基板和PCB联合设计。在基板完成制造、芯片装配后进行端口驻波测试,驻波测试曲线显示端口匹配良好,仿真模型与实物一致性高。

关键词： ka波段类同轴垂直传输球栅阵列端口匹配

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ka波段多功能芯片设计与研究

Ka波段多功能芯片设计与研究

作者：张群飞中国电子科技集团公司电子科学研究院

学位级别：硕士

随着信息通信需求大爆炸式增长,用户对无线通信系统的容量和传输速率的要求不断提高,而微波低频段的频谱资源开发过快,频谱资源拥挤,十分稀缺,并且干扰十分严重,因此研究方向朝着更高容量的高频段频谱资源发展。相比低频段,ka波段波长更... 详细信息

随着信息通信需求大爆炸式增长,用户对无线通信系统的容量和传输速率的要求不断提高,而微波低频段的频谱资源开发过快,频谱资源拥挤,十分稀缺,并且干扰十分严重,因此研究方向朝着更高容量的高频段频谱资源发展。相比低频段,ka波段波长更短,具备设备体积小,频带资源丰富,干扰少,可用带宽宽等特点,应用场景主要是军事领域如毫米波相控阵雷达、通信卫星系统等。有源相控阵雷达每个辐射单元均需要一组T/R组件,有源相控阵T/R组件数目可达上万个,因此T/R组件前端部分对天线及系统整体性能具有重大影响。相控阵雷达目前正在向小型化,低成本化发展,Ga As T/R模块作为射频组件中的关键元件,意味对T/R组件提出了高可靠、小尺寸、高效率,低成本的要求。为了满足有源相控阵天线低功耗和高效率的要求,本文仿真了一款ka频段具备收发一体功能的多功能芯片,芯片面积仅需2.7mm×2.4mm,该芯片具备发射和接收功能,具有小型化、高功率和高效率等诸多优点,相控阵中Si基工艺的幅相控制芯片联合使用。本文设计的ka频段32-38GHz Ga As多功能芯片采用0.15μm Ga As p HEMT工艺实现,发射链路中的功率放大器采用三级功分式结构,实现高效率以及高功率输出,同时在保证输出功率足够的情况下优化了放大器的效率、增益、驻波比等指标,功率放大器的输出功率大于29d Bm,效率在工作频带内大于29%,最高效率约为32%,小信号增益达到约20d B。接收端的低噪声放大器的设计采用三级放大设计,为降低功耗和噪声系数,晶体管的静态工作点选择了噪声最好的偏置点,第一级放大采用源极负反馈结构同时实现噪声匹配和共轭匹配,第二级放大采用负反馈结构与源极负反馈结构相结合的方式,第三级放大采用了负反馈技术,确保频带内良好的增益平坦度。低噪放的噪声系数在带内均小于1.7d B,并且具有20d B的小信号增益,增益平坦度为±0.5d B。为了实现芯片收发一体的功能,芯片上还集成了非对称结构的收/发切换开关,用于切换工作模式。在加入开关损耗后,多功能芯片发射链路的输出功率大于27d Bm,频带内PAE大于22%,PAE最高能达到26%,增益大于18d B。接收链路噪声小于4.2d B,增益大于18d B。该收发一体多功能芯片的发射链路指标可满足要求,接收链路指标略微超过,还需进行优化设计。

关键词： MMIC ka波段 GaAs 多功能芯片功率放大器低噪声放大器