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高功率微波技术
一种辐射零点可控的紧凑型滤波贴片天线
马敬伟
周东方
*
张毅
吕大龙
作者单位
摘要
中国人民解放军战略支援部队信息工程大学,郑州 450001
提出了一种辐射零点可控的紧凑型滤波贴片天线。该滤波天线以基本的微带贴片天线为原型,主要由一个简单的金属辐射贴片和两个对称的分割形槽组成。两个分割形槽蚀刻在金属贴片上,使得高/低频段分别产生两个宽边辐射零点,从而引入滤波选频功能。该结构未引入额外滤波电路和其他寄生单元,节省了空间尺寸,结构更加紧凑;两个辐射零点独立可控,提高了设计的灵活度。且在实现滤波选频功能的同时,对天线增益的影响很小。利用HFSS仿真软件优化滤波天线结构,制作了一个实物模型并进行了测试。测试结果与仿真结果基本一致。测试结果表明,提出的滤波天线工作在2.40 GHz,两个独立可控的辐射零点分别位于1.96 GHz和2.66 GHz,平均实际增益约为7.0 dBi,带外抑制水平超过39 dB。
滤波天线
微带贴片
辐射零点
带外抑制
辐射零点可控
filtering antenna
microstrip patch
radiation nulls
out-of-band suppression
controllable radiation nulls
PDF全文
Full Text
强激光与粒子束
2023, 35(2): 023007
高功率微波技术
用于固态功放反射式宽带预失真器设计方法
孙光辉
张德伟
*
邓海林
吕大龙
[ ... ]
卞晨阁
作者单位
摘要
中国人民解放军 战略支援部队信息工程大学,郑州 450001
提出了一种特定增益和相位补偿的反射式宽带线性化器设计方法,并通过此方法设计了一种补偿固态功率放大器失真特性的预失真电路。利用肖特基二极管产生非线性补偿,根据电路拓扑结构,利用matlab优化工具找到单频点处特定增益补偿和相位补偿特性的并联负载值,改变频点,并重复上述步骤,可进一步得到特定增益和相位补偿所需的并联负载随频率的变化关系(即
Z
L
~f
曲线)。利用ADS仿真软件优化设计使二极管后端阻抗随频率的变化逼近
Z
L
-f
曲线。仿真的电路增益补偿和相位补偿分别为6 dB和−40°。最终实测频率范围为9.4~11.4 GHz,增益扩张在3.9~4.4 dB,相位补偿在−32.3°~−41.5°,频带特性良好,并且相对带宽达到了19.2%。通过改变二极管直流偏置电压,还实现了补偿曲线的斜率可调。
模拟预失真
增益扩张
相位压缩
固态功率放大器
反射式预失真器
analog predistortion
gain expansion
phase compression
solid-state power amplifier
reflective predistorter
PDF全文
Full Text
强激光与粒子束
2022, 34(12): 123002
高功率微波技术
双枝节加载的L波段宽带高隔离度定向耦合器
下载:572次
马壮
周东方
张德伟
张毅
吕大龙
作者单位
摘要
战略支援部队 信息工程大学 信息工程学院,郑州 450001
提出了一种小型化双枝节加载的L波段微带线定向耦合器。使用功率相消技术提高定向耦合器的隔离度,并且采用两根长度不同的加载枝节分别在两个相近的频点上反射信号,从而实现耦合器的带宽扩展;同时采用缺陷地结构的慢波特性减小该定向耦合器的物理尺寸,并利用缺陷地结构产生的陷波,合并上述两根枝节反射抵消产生的的两个陷波,进一步提高定向耦合器的带宽和隔离度。该耦合器工作在L波段,耦合度约为10 dB,在整个L波段内的隔离度均优于−20 dB,最大约为−52.81 dB,相对带宽为60%。最后对设计的定向耦合器进行加工和测试,测试与仿真结果一致性较好,证明了该电路的可行性。
定向耦合器
隔离度
相对带宽
功率相消
缺陷地结构
directional coupler
isolation degree
fractional bandwidth
power cancellation
defective ground structure
PDF全文
Full Text
强激光与粒子束
2022, 34(4): 043002
高功率微波技术
基于极化转换超表面的宽带低雷达散射截面缝隙天线阵
潘晨清
周东方
刘起坤
张毅
[ ... ]
张德伟
作者单位
摘要
战略支援部队信息工程大学信息工程学院,郑州 450001
提出了一种利用极化转换超表面(PCM)来缩减雷达散射截面(RCS)并保持缝隙天线阵列辐射特性的新型天线,在不影响天线性能的情况下实现了天线的宽带RCS缩减。该PCM由45°倾斜的开槽矩形贴片周期排布构成,它被放置在缝隙阵列天线的上表面,起到RCS缩减的功能。分析了RCS缩减的特点和原理,仿真和实验结果表明,带有PCM的缝隙天线阵在
x
极化和
y
极化波冲击下,单站RCS缩减带宽为8.0~21.8 GHz。同时天线的辐射特性在阻抗带宽、增益和辐射模式等方面都能保持良好性能。
极化转换
缝隙天线阵
雷达散射截面
超表面
宽带
polarization conversion
slot antenna array
radar cross section
metasurfaces
broadband
PDF全文
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强激光与粒子束
2021, 33(10): 103001
高功率微波技术
一种高选择性可调带通与带阻可切换滤波器
杨红
张德伟
王显
张俊杰
[ ... ]
付宇璠
作者单位
摘要
中国人民解放军 战略支援部队信息工程大学,郑州 450001
设计了一种高选择性可调带通与带阻可切换微带滤波器。在微带谐振器及枝节末端加载变容二极管实现中心频率的可调;在输入与输出端口馈线之间,利用PIN二极管实现滤波器阻带和通带特性的切换。采用奇偶模的方法对滤波器结构进行分析,通过对奇偶模频率的调节实现了频率调节过程中的恒定绝对带宽。同时,在输入与输出馈线间引入源与负载耦合,使得频带两侧各有一个传输零点,且传输零点在整个频率调谐范围内相对位置几乎不变。因此,在整个频率调节范围内,滤波器实现了高选择性及良好的带外抑制能力。最终设计出的可调带阻滤波器的频率调谐范围为5.58~5.89 GHz,绝对带宽80 MHz±5 MHz,阻带衰减优于14 dB;可调带通滤波器的频率调谐范围为5.42~5.79 GHz,绝对带宽120 MHz±5 MHz,插入损耗1.69~2.25 dB,回波损耗优于13 dB。同时,该滤波器具有0.28
λ
g
×0.62
λ
g
(
λ
g
是可调频率范围中心频率的波长)的紧凑结构尺寸。实验和仿真结果一致性较好。
带阻滤波器
带通滤波器
可切换性
可调滤波器
绝对带宽恒定
bandstop filter
bandpass filter
switchability
tunable filter
constant absolute bandwidth
PDF全文
Full Text
强激光与粒子束
2021, 33(4): 043001
高功率微波技术
面向5G多波束应用的紧凑宽带Rotman透镜设计
下载:966次
付宇璠
1
周东方
1
张毅
1
吕大龙
1
[ ... ]
许飞
2
作者单位
摘要
1
战略支援部队 信息工程大学 信息系统工程学院,郑州 450001
2
中国人民解放军31437部队,沈阳 110000
提出了一种基于等光程差原理设计的紧凑宽带Rotman透镜波束赋形网络,用于5G毫米波通信的天线阵列多波束实现。首先,详细介绍了Rotman透镜的基本原理;然后,利用二等分功分器替代传统的单端口馈电模式,产生高定向波束,降低相邻端口处的能量损失以及透镜内部能量的散射;最后利用切比雪夫多枝节匹配变换器,优化原有的锥形阵列输出端口,在保证宽频带的条件下,缩短原有匹配端口尺寸,使得透镜整体尺寸减少20%,实现了Rotman透镜的紧凑性。改进模型的实测结果表明,该透镜工作频带为16.5~33.8 GHz,其中在17.2~32 GHz,
S
11
优于15 dB,扫描角度为±30°。该透镜结构简单紧凑,能够有效地为相邻阵元提供稳定的相位差信号,很好地实现5G毫米波阵列多波束的目标。
Rotman透镜
宽带
多波束
毫米波
阵列
Rotman lens
wideband
multi-beam
mm-wave
array
PDF全文
Full Text
强激光与粒子束
2021, 33(3): 033006
高功率微波技术
基于新型自耦合非对称阶梯阻抗谐振器的小型化三通带平衡滤波器
张俊杰
李建兵
*
周东方
刘庆
[ ... ]
张德伟
作者单位
摘要
中国人民解放军战略支援部队 信息工程大学,郑州 450001
针对平衡滤波器的高集成度和高选择性的应用需求,基于一种新型自耦合非对称阶梯阻抗谐振器提出了一种具有高选择性的小型化三通带平衡滤波器。首先通过该平衡滤波器的差模和共模等效电路详细分析了其谐振器结构的谐振特性,并利用差模等效电路下的前三个谐振模式来分别实现三个通带。另外通过在电路对称面上加载电容和电阻元件来提高对共模噪声的抑制,且不影响差模频率响应特性。基于提出的多模平衡滤波器结构和设计方法,设计了一个通带频率为2.75/4.46/6.21 GHz的三通带平衡滤波器,并对其进行了加工和测试,结果表明,该结构可以实现紧凑的体积和高选择特性,并且具有很好的共模抑制特性。
平衡滤波器
三通带
共模抑制
自耦合
非对称阶梯阻抗谐振器
balanced filter
tri-band
common-mode (CM) suppression
self-coupling
asymmetric stepped impedance resonator
PDF全文
Full Text
强激光与粒子束
2021, 33(2): 023006
高功率微波
小型化多层双模基片集成波导平衡带通滤波器
吕大龙
刘庆
*
张俊杰
张德伟
周东方
作者单位
摘要
中国人民解放军战略支援部队信息工程大学,郑州 450001
针对平衡滤波器小型化和高选择的应用需求,提出两种新型的多层双模基片集成波导平衡带通滤波器。首先详细分析了基于平衡端口馈电的双模基片集成波导谐振器的特性;然后根据谐振模式分布特性,设计了一种输入输出馈线同时在上层双模谐振器上的四阶平衡带通滤波器,下层双模谐振器通过十字交叉槽线结构与上层谐振器耦合,可以实现三个传输零点;又提出一种输入和输出馈线分别在上层和下层双模谐振器上的四阶平衡带通滤波器,上层和下层谐振器通过一个槽线进行耦合,可以实现两个对称的传输零点。基于提出的两种平衡滤波器结构,分别设计了一个中心频率为10 GHz的平衡带通滤波器,并进行加工和测试。测试和仿真结果一致性较好,表明了该结构可以实现小型化和高选择,并且具有很好的共模抑制特性。
平衡滤波器
共模抑制
带通滤波器
双模
基片集成波导
近似椭圆响应
多层
balanced filter
common mode (CM) suppression
bandpass filter
dual-mode
substrate integrated waveguide (SIW)
quasi-elliptic response
multilayer
PDF全文
Full Text
强激光与粒子束
2020, 32(3): 033001
高功率微波
新型负耦合结构在基片集成波导滤波器中的应用
刘庆
吕大龙
*
卞晨阁
周东方
作者单位
摘要
信息工程大学,郑州 450001
针对高性能交叉耦合基片集成波导带通滤波器的应用,提出一种新型负耦合结构,该耦合结构由两个短路耦合线设计实现,并详细分析了其特性,能够实现较弱或较强的负耦合。总结了基于特征多项式的耦合矩阵综合优化方法,并通过两个滤波器的设计进行说明。基于综合得到的两个耦合矩阵,设计了两个中心频率为10 GHz的四阶交叉耦合基片集成波导带通滤波器,第一个滤波器的归一化相对带宽为3%,负耦合结构提供交叉耦合,用于说明该耦合结构提供相对较弱的耦合强度;第二个滤波器的相对带宽为8%,负耦合结构提供主耦合,用于说明该耦合结构提供较强的负耦合强度。为了验证滤波器的实际性能,对这两款滤波器进行了加工和测试。测试和仿真结果一致性较好,表明了该负耦合结构用于高性能交叉耦合基片集成波导滤波器设计的可行性。最后讨论了弱色散交叉耦合对传输零点位置的影响。
带通滤波器
基片集成波导
负耦合
交叉耦合
近似椭圆响应
广义切比雪夫响应
耦合矩阵综合
bandpass filter
substrate integrated waveguide
negative coupling
cross coupling
quasi-elliptic response
generalized Chebyshev response
coupling matrix synthesis
PDF全文
Full Text
强激光与粒子束
2019, 31(12): 123001
高功率微波
一种用于预失真线性化器的宽带匹配技术
汪永飞
1
韩培胜
1
胡卿
2
陈欣鹏
3
周东方
1
作者单位
摘要
1
信息工程大学,郑州 450001
2
信息工程大学,郑州 450001;北方计算研究所,北京 100161
3
信息工程大学,郑州 450001;陆军炮兵防空兵学院 士官学校, 沈阳 110000
由于放大链路的增益波动以及不同频点之间非线性特性的差异,预失真器难以在不同的频点同时实现非线性特性匹配,即令整个频带内不同频点的线性度指标同时满足要求。由于预失真器和放大器之间的非线性失配,放大器在某些频点的非线性特性还会恶化。本文从线性化器与预失真器的宽带匹配出发,讨论了预失真线性化器与行波管放大器宽带匹配的条件以及非线性失配所带来的影响,当增益失配误差不大于1 dB时,在行波管放大器自身的三阶交调值不大于40 dB的非线性动态范围内,三阶交调下降幅度最大值为4.1 dB;通过采用级联增益补偿电路的方式,降低链路增益波动,实现预失真器和放大器的非线性匹配,真正拓展预失真线性化器的工作带宽。
预失真
行波管放大器
非线性匹配
宽带匹配
级联增益补偿
predistortion
travelling wave tube amplifier
nonlinearity match
wideband match
cascade gain compensation
PDF全文
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强激光与粒子束
2019, 31(12): 123003
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