摘要：新一代w波段慢波结构行波管对波导TE_(10)-TE_(n0)模式转换器的低损耗、宽带、转换效率等高性能方面提出了要求。文中重点研究一款全w波段波导模式转换器的设计,实现E面TE_(10)输入到H面TE_(20)输出的模式转换,并结合高效率转换结构,给出实际性能验证。首先,分析了波导TE_(n0)模分布特点,提出E面功分结构、集成扭波导结构及H面反相合成等单元结构;其次,给出TE_(10)-TE_(20)模式转换整体方案设计与电路优化;最后,结合H面异相功分结构集成,基于计算机数控技术,实现该w波段模式转换模块的制备,并完成三端口性能测试。实测结果表明,w波段全带宽内(75 GHz~110 GHz),该TE_(10)-TE_(20)模式转换模块输出端口功率分配比为-3.2 dB±0.2 dB,相位差为180°±2°,输入端口回波损耗优于-20 dB,且实测性能均与仿真结果高度一致,验证了w波段宽带TE_(10)-TE_(20)模式转换器的高效率、低损耗、可行性及鲁棒性。

摘要：提出了一种基于变压器的用于无变容管w波段压控振荡器(VCO)的磁调谐技术。通过控制变压器磁调谐线圈所连接MOS管的开关状态,引入了四个重叠的频率子带。所提出的可切换的六线圈变压器采用40 nm CMOS工艺的顶层厚金属设计,实现了较高的输出频率稳定性和谐振腔品质因数。所采用的技术在对相位噪声的不利影响最小的情况下扩展了调谐范围,实现了无变容管w波段VCO的宽调谐范围和低功耗。所设计的双模w波段VCO输出频率为84.2~107.5 GHz,频率调谐范围大于24%,在1 V电源电压下功耗仅6.1 mw,在10 MHz偏移处的相位噪声为-107.203~-97.875 dBc/Hz。

摘要：面向w波段探测与通信系统的小型化、低成本应用需求,本文采用晶圆级树脂基扇出型封装工艺,通过对有源封装天线集成架构、互连传输结构和天线阵列进行设计与仿真,设计了一款工作频率为94 GHz的封装天线微系统。该封装天线微系统集成了4×4磁电偶极子阵列天线和16通道幅相多功能射频芯片。通过Ansys HFSS全波仿真,系统波束扫描范围在E面≥±30°,H面≥±40°,在7.1 mm×8.3 mm×1.2 mm封装尺寸内实现了封装天线等效全向辐射功率≥39.1 dBm。该封装天线微系统具备规模扩展能力,可广泛应用于探测、通信以及安检等领域。

摘要：针对w波段平面一维阵列集成行波管设计,采用非半圆弯曲变形折叠波导慢波结构和聚焦极调制皮尔斯电子枪,基于CST、MTSS和Opera软件优化设计了集成行波管高频系统和电子光学系统,实现了w波段低电压小电流工作的低功率行波管设计,通过周期永磁(PPM)聚焦系统制管验证了高频系统和电子枪设计的合理性。测试结果表明,行波管在工作电压12.62 kV,工作电流31.6 mA条件下,输出功率大于10 w的带宽达到5 GHz,增益优于28 dB,总效率优于10%,测试结果与设计结果具有较好一致性,为w波段行波管实现阵列集成提供技术支撑。

摘要：合成孔径雷达(SAR)能够全天时全天候工作,在对地遥感领域具有广泛和深入的应用。视频SAR将SAR成像获得的空间维度信息拓展到时-空维度,可以获取更加丰富的遥感信息。传统SAR频段较低,导致合成孔径时间长,数据计算量大,高帧频输出难度很大;而低频段太赫兹波对目标细节感知能力强,合成孔径短,特别适合于微弱目标的视频感知。本文设计了一种工作在w波段的视频SAR系统,采用收发分置连续波固态前端体制,输出峰值功率1 w,最大发射带宽可达1 GHz;采用极坐标格式算法(PFA)结合GPU架构实现高帧率低延时成像。仿真试验表明,系统成像分辨力可达0.15 m,成像帧率约5 Hz。

摘要：针对w波段速调管难以实现连续波高功率的问题,设计了一个工作在TM_(31)-2π模式的w波段连续波带状注扩展相互作用速调管(EIK)高频电路,该电路采用电压20 kV、电流0.65 A,2.5 mm×0.3 mm的带状电子注,高频系统采用五个哑铃型的五间隙谐振腔,输出系统采用对称输出波导。通过理论设计和高频结构参数优化,三维PIC仿真结果显示:在输入功率0.2 w的条件下,能够获得超过1200 w的输出功率,效率和增益分别为9.35%和37.8 dB。在高频参数敏感性和误差稳定性方面,对TM_(31)模式和TM_(11)模式进行了详细的对比分析。

摘要：空气微同轴是一种以空气作为填充介质的波导结构,波导壁周期性开窗,内导体由稀疏介质带支撑,具备频带宽、隔离度高、尺寸小的特点,可以实现三维高密度系统集成.本文结合空气微同轴的超宽带特性,考虑到其天线/电路一体可加工易级联,利用CST、HFSS等软件,得到了w波段微同轴天线模型.实际加工出对应微同轴天线实物.测试结果显示,在中心频率94 GHz,实现了反射系数低于-10 dB的宽带特性.在毫米波频段内得到天线单元增益值超过7 dBi、组阵后增益大于12 dBi的工作性能,后者E面3 dB波束宽度超过20°.此晶圆级封装的毫米波天线相比传统介质波导天线缩小100倍,可以批量高精度加工,适合在诸多毫米波模块中应用和推广.

摘要：针对毫米波辐射计接收前端探测灵敏度低、结构复杂、集成度低的问题,设计了一款用于w波段辐射计的射频前端组件。该组件工作于77~79 GHz频段,采用超外差一次变频接收体制,基于毫米波裸芯片及微带电路技术进行研制,组件集成了低噪声放大、本振源、下变频及中频放大等功能电路。在射频信号输入端,使用厚度为0.127 mm的石英基片设计了低损耗波导耦合探针,以实现较低的噪声系数。在本振链路中,由压控振荡器产生本振基波信号,设计了中等Q值的陶瓷谐振器以提高本振频率稳定度。同时分别设计了Ka波段和E波段的陶瓷带通滤波器,以提高本振信号谐波和杂散抑制性能。组件采用混合集成单模块封装技术,在保证性能的前提下实现结构的紧凑性。测试结果表明,在77~79 GHz频率范围内,接收链路的增益为(41±2)dB,在1~3 GHz的中频带宽内噪声系数低于8.6 dB,在1.5 GHz附近噪声系数约为5.8 dB,杂散抑制大于40 dB,实现了预期设计指标。

摘要：相控阵微系统的主要特征是电路与天线的高度融合集成,将三维微纳集成技术和微电子技术紧密地结合在一起,切合相控阵高频化、小型化和低成本的发展需求。本文设计了一款w波段的封装天线相控阵微系统,该相控阵采用硅基三维集成的方式将T/R多功能芯片、天线阵列集成在一个微系统模块中,并详细介绍了基于硅工艺的多功能收发芯片设计和相控阵封装天线设计。给出了相控阵微系统的测试结果。该微系统具有高集成度、高性能、低成本的特点,可以为高速无线通信、高精度探测和成像等应用提供一个较优的技术路径。

摘要：基于混合微波集成电路技术(HMIC)设计了一种w波段小型化高频收发组件。该收发组件由固态发射机、环形器和接收机三部分组成。发射支路输入信号经过倍频放大后进入二选一开关,输出到天线自检口或经由环形器输出。为了实现高输出功率,该组件采用功率合成的设计思想,通过3 dB波导桥结构实现对两路功放的合成,解决了单个单片功率放大器的输出功率有限的问题。所设计的收发组件整体尺寸为125 mm×90 mm×26.5 mm。实测结果表明,在90~96 GHz工作频带范围内,遥测电压4.23 V。该收发组件的发射部分输出功率范围为33.6~35.4 dBm,开关隔离度大于110 dB;接收部分增益范围为30.2~33 dB,噪声系数小于6.5 dB。该组件具备良好的射频性能,同时实现了高集成度、大功率、高增益、高隔离度的要求。