一种超宽带高增益对踵Vivaldi天线

本文设计了一种带宽3.3~40 GHz的新型超宽带高增益对踵Vivaldi天线,该天线介质板两侧采用相同的辐射结构,由一个微带线和两条指数型槽线构成.在天线辐射方向添加一块梯形结构介质板,将天线正反两面的表面电流限制在天线辐射方向,既可以矫正E面方向图的增益峰值偏移角度,也可以提升天线辐射强度.实测结果显示,3.3~40 GHz带宽内的驻波比均小于2,倍频带宽大于12,增益为1.0~12.6 dB.该天线的E面方向图对称性好,天线的交叉极化比小,且易于设计、成本低廉,在超带宽、高增益的天线领域具有较高应用价值.     

基于互补源的紧凑型圆极化倾斜波束天线

本文提出一种结构紧凑且固有倾斜辐射波束的圆极化天线.通过使用一对正交的互补源,将在俯仰面的倾角方向上产生圆极化波.为了验证方法的可行性,该天线主要由扇形的单极子、短路钉和L型的接地板组成.短路钉一端连接单极子天线,另一端连接接地板的水平部分,从而形成一个环路辐射单元.研究结果表明：该天线的最大辐射增益在θ=60°,φ=90°的方向上,具有6.2%左右的3 dB轴比工作带宽.同时,相较于现有的倾斜波束圆极化天线,它的结构更加紧凑,适用于小型化的设计需求.     

一种新型的低剖面定向45°线极化水天线

本文提出了一款具有高前后比的45°线极化水天线.天线利用电偶极子作为馈电结构,实现了边射的辐射特性.通过减小电偶极子与地板之间的距离,能量被束缚在电偶极子与地板之间,减少了水介质损耗所引起的能量.天线的反射系数在828~873 MHz频段内小于-10 dB.在整个工作频段内,天线的增益在7.73 dBi左右,辐射效率达到了70%以上.     

基于支节容性加载的小型化低剖面超表面天线

本文对容性支节加载的小型化超表面天线进行了分析与设计.通过在方形贴片上引入一对容性负载支节,可以有效地降低超表面单元的工作频率,从而将传统方形贴片超表面单元的尺寸减小55%.在单元设计的基础上,设计了一款4×4阵列的超表面天线,并采用特征模分析（CMA）解释了超表面天线的辐射机制.为了验证设计思路,对天线进行了加工和测试,测量的-10 dB阻抗带宽为21.7%,并在工作频带内保持6 dBi的辐射增益.     

一种用于GPS的小型化全向圆极化天线设计

圆极化天线在卫星导航通信、雷达及信息对抗上有非常重要的作用.本文提出了一种工作在GPS L1频段（1.575 GHz）上的小型圆极化天线,它具有较低的剖面和较小的尺寸,结构紧凑、馈电简单,并呈现良好的全向圆极化特性.天线的辐射结构由一个4轴弧形贴片和直接馈电的金属柱组成,同时,贴片内环引入额外的弧形枝节,外环枝节的末端引入4个短路探针来实现天线的小型化.通过Ansoft HFSS 16.1对该天线进行仿真验证,结果表明,该圆极化天线在1.575 GHz频段上具有良好的驻波特性,且工作频带内的轴比<3 dB,最高增益达到0.2 dBic.     

基于负μ传输线的电偶极子和环天线设计

负μ传输线是一种通过串联电容加载来获得等效负磁导率的人工电磁材料,利用其零传播常数的性质,可以设计具有无限大波长且谐振频率与尺寸无关的谐振器,从而实现天线的小型化和宽带化.本文以基于分段线结构的负μ传输线为例,分别设计了具有宽带特性的电偶极子和环天线.测试结果表明长度为107 mm（1.03λ₀@2.9 GHz）的电偶极子可获得的阻抗带宽约为1.4 GHz（2.2~3.6 GHz,48%）,并且该天线在工作带宽内具有稳定的E面方向图.直径为52 mm（0.5λ₀@2.9 GHz）的环天线可获得的阻抗带宽约为1 GHz（2.4~3.4 GHz,34%）,并且环上具有均匀的电流分布,从而具有磁偶极子的辐射特性.测试和仿真结果吻合较好.     

基于特征模理论的低剖面MIMO立方体天线

基于特征模理论,给出了一种适用于室内环境的16端口多输入多输出（MIMO）立方体天线设计.首先利用特征模理论在对一个矩形金属片进行模式分析的基础上,同时激励金属片的不同模式,设计了一款工作于5.150~5.875 GHz的高隔离度的4端口MIMO天线单元,并引入人工磁导体（AMC）表面代替原天线的地板,大大降低了天线的剖面.进一步地,围绕立方体环绕一周组成4×4端口的MIMO立方体天线,在较小的空间内实现了天线的多端口与多极化.仿真和测试结果表明：天线在5.150~5.875 GHz频段内端口反射系数S_ii<-10 dB,端口间隔离度|S_ij|>20 dB.     

20~26 GHz硅基氮化镓可变增益低噪声放大器

基于100 nm硅基氮化镓（GaN）工艺，本文设计并实现了一款工作频段为20~26 GHz且增益平坦的可变增益低噪声放大器（VGLNA）.该放大器采用三级共源级级联来实现高增益，并通过调节第二、第三级的栅极偏置实现增益控制.测试结果表明，该放大器在工作频段内实现了超过20 dB的增益可变范围和±1.5 dB的增益平坦度，在增益可变范围内功耗为126 mW至413 mW.在最大增益状态下，该放大器在整个频段内可实现大于20 dB的小信号增益且噪声系数（NF）为2.95 dB至3.5 dB，平均输出1dB压缩点（OP1dB）约为14.5 dBm.该芯片的面积为2 mm².     

2.5~2.7 GHz高效率低谐波失真的功率放大器

基于InGaP/GaAs HBT工艺设计了一款工作频段为2.5~2.7 GHz的高效率低谐波失真的功率放大器.该功放通过在输出匹配网络中引入多个LC谐振网络组合有效抑制了在负载处的高次谐波能量,进而提高了效率.仿真结果表明,该功率放大器在4.5 V的供电电压下,可以在2.5~2.7 GHz工作频率范围内实现37.6 dB的高增益输出,饱和输出功率可达32 dBm以及对应大于36%的功率附加效率（PAE）,二次和三次谐波都小于-60 dBc.     

地基微波辐射计工作环境对K波段亮温观测影响

该文研究地基微波辐射计天线性能及其工作环境对K波段20~30 GHz亮温观测数据的影响,根据辐射传输理论和天线性能参数分析建立模型,通过模拟计算给出辐射计20~30 GHz波段亮温观测对天线性能及其工作环境的响应,提出针对工作环境温度变化影响的订正方案,并结合观测资料进行分析验证。结果表明:如果辐射计天线增益和3 dB波束宽度决定的等效主波束效率η_e较低,则即使在能够经常进行辐射计系统液氮定标的情况下也必须考虑天线工作环境 (环境温度与辐射计定标时的情景差异) 对K波段亮温观测的影响。对某一辐射计液氮定标后1年多观测资料的订正验证表明:订正效果明显,尤其是在28.0 GHz和30.0 GHz两通道。     

全向及定向圆极化天线的小型化研究

本文提出了两种分别应用于全向以及定向圆极化天线的小型化设计.这两种天线设计方案是基于电偶极子与磁偶极子的有机结合.全向圆极化方向图具有很广的覆盖范围及避免极化失配的特点,非常适合应用于移动物联网以及卫星间通信等.对于两组水平放置的电磁偶极子,如果采用等幅激励且相位相差90°,会产生全向的圆极化方向图.本文介绍了一种工作在下一代移动通信28 GHz频率的呈车轮形的紧凑全向圆极化天线.整个天线印刷在直径仅4 mm的圆形介质板上,且具有宽带高效率等良好电器特性,非常适合应用于5G小型化移动通信终端.定向圆极化天线具有高增益且避免极化失配的特点,广泛应用于卫星移动通信终端中.两组正交放置的电磁偶极子如果等幅且同向激励,会产生定向呈心形的辐射方向图.本文还介绍了一种电小且高辐射效率的惠更斯天线,该天线有机结合了两个电小的辐射单元,形成结构紧凑的定向圆极化天线,非常适合卫星通信以及无线能量传输等应用.     

基于65-nm CMOS工艺的W波段两路电流合成型功率放大器的设计

采用三级差分共源结构设计了一种基于65-nm CMOS工艺的W波段功率放大器,并利用两路电流型功率合成结构进行功率合成以提升输出功率.为了同时实现单差分转换、阻抗匹配、直流供电,匹配网络采用变压器结构.仿真结果显示,在1 V的电源电压下,该功率放大器的小信号增益为12.7~15.7 dB,3-dB带宽为84~104 GHz,饱和输出功率为14.6 dBm,峰值功率附加效率为9.7%.该功率放大器具有良好的大信号性能,且芯片的核心面积仅为0.115 mm².     

一种改进的威尔金森功分器设计方法

针对无线通信中多通道收发机前端功分器模块设计中面临的端口隔离度不高、插入损耗偏大的问题,提出了一种改进的威尔金森功分器设计方法.该方法基于威尔金森功分器原理,利用1/4信号波长传输线本身的长度增大功率分配端口的间距来满足系统中对于端口间距的要求,从而减小附加传输线带来的插入损耗,并采用HFSS电磁场仿真工具获取信号在传输线中的波长,由此设计了一款1分2和1分4威尔金森功分器.仿真结果表明该方法能够有效地提高功分器端口隔离度,并降低插入损耗.     

基于波导结构的紧凑型电介质加载双极化天线研究

本文提出了一款基于波导结构的紧凑型电介质加载双极化天线.通过采用在传统波导内加载电介质材料的方法,可以有效减小波导尺寸,从而达到天线小型化的目的.针对波导结构口径天线高后瓣辐射的问题,本文提出了一种在波导金属壁上添加矩形槽孔的方法,该方法的原理不同于扼流环结构.相比之下,矩形槽孔具有结构简单、尺寸小、加工方便等优点.通过电磁场全波仿真分析,可以发现所提出的天线具有阻抗带宽宽（大于40%）、增益高（8.6±0.6 dBi）、辐射性能稳定等优点,有很大的潜力,可以应用在如卫星通信等X波段的各种应用场景中.     

波峰型低损耗负群时延微波电路研究

本文提出了一种波峰形状的低损耗微波负群时延微带电路，该电路主要由四条相同的微带传输线，两条相同的耦合微带线以及T形连接器组成.依据等效电路拓扑结构，基于微波电路理论推导出电路的S参数模型以及负群时延公式.利用ADS仿真软件对电路结构进行优化，并进行了实物的加工与测试.测试结果表明：在中心频率1.017 GHz时，电路的最大群时延为-2.46 ns，插入损耗为-2.1 dB以及反射损耗为-13 dB.实测结果与仿真结果以及理论模型结果具有很好的一致性.