张胜洲[1]2016年在《毫米波单片集成混频器的设计及其小型化》文中提出由Edholm定律推断:在2020年,无线通信系统的数据传输速率将会达到10 Gbps左右甚至更高,可以实现大容量、高速数据传输的毫米波无线通信系统成为研究热点。混频器是无线通信系统收发前端的关键电路模块之一,特别是对于100GHz以上的频段,商用的低噪声放大器或者功率放大器极其昂贵或难以实现,混频器可能会成为接收机的第一级或发射机的最后一级,其转换增益、噪声等性能指标与系统性能息息相关。目前针对60 GHz以下频段已将有许多方法和拓扑结构用于改善混频器的转换增益、3dB带宽等性能指标,但是也引入了许多其他的问题,如芯片面积增大等;同时,100 GHz频段混频器多采用传统结构,其所占芯片面积也比较大。因此,本论文围绕毫米波单片集成混频器设计及其小型化这一研究方向,从无源器件和电路架构等方面着手,深入讨论了电路小型化的设计方法,完成的主要工作与创新如下:1)针对毫米波频段片上无源器件模型不准的问题,对高频建模方法开展深入研究。论文分析了影响片上无源器件高频性能的各种寄生效应和损耗机制,对常用的建模方法进行归纳、总结,并结合片上无源器件的特点,分别采用叁维电磁场仿真工具HFSS和Momentum进行电磁场全波仿真建模,并根据测试结果对模型参数进行修正。由测试和仿真建模结果对比可知,在0.1 GHz到220 GHz频段内,所建立的仿真模型可以有效地表征传输线等片上无源器件的频率特性。2)为了降低V波段单片集成次谐波混频器电路制造成本、拓展工作带宽,提出了两种不同的基于集总元件的小型化设计方法,还采用螺旋式结构进一步减小Marchand巴伦的尺寸;此外,还通过电路的优化设计,改善耦合器和巴伦的输出不平衡度,有效的拓展了混频器的工作带宽。其中,采用改进型准集总拓扑结构的V波段次谐波混频器已流片验证;测试结果表明:转换增益为-13.5±1.5dB,3dB带宽为20GHz。该方法可以在没有牺牲转换增益、带宽等性能的前提下,减小芯片面积;该电路在已有的基于化合物工艺的同类型报道中面积最小。3)为了解决D波段单片集成混频器电路的设计方法的问题,采用四分之一波长开路枝节和二分之一波长短路枝节实现对本振和射频信号的回收,设计了一款传统结构的次谐波混频器。由测试和仿真结果对比可知,在110 GHz到145 GHz的频段内,转换增益为-17±3 dB,两者具有良好的一致性;与目前所报道的D波段次谐波混频器相比,该电路还具有突出的综合性能指标。4)为了解决串联或并联集总元件减小芯片面积的方法在高频不再适用的问题,提出一种改进型非对称叁耦合线加载射频和本振信号,完成了 一款面积更加紧凑的D波段次谐波混频器。与传统结构相比,面积减小了 30%,节省了制造成本。测试结果表明,转换增益最大值为-13.9 dB,3dB带宽为32 GHz。在转换增益等性能均可比拟的前提下,该电路是目前所报道的基于化合物工艺的面积最小的D波段次谐波混频器。5)为了解决不同类型的混频器射频、本振信号共用同一个匹配电路的问题,研究了不同偏置电压和本振信号驱动下FET大信号的阻抗变化趋势,完成了 一款阻/漏双模的无源基波混频器。测试结果表明,工作在阻性状态时,转换增益的最大值为-8.0dB;工作在漏极状态时,转换增益的最大值为-4.4dB。与目前所报道的基于化合物工艺的同频段电路相比,该电路在转换增益、3 dB带宽等方面性能比较突出,具有卓越的FOMs,是目前国内所报道的第一款基于化合物工艺的D波段基波双模混频器。论文以70nm GaAs mHEMT和1um InP DHBT工艺为背景,对影响片上无源器件高频性能的各种寄生效应和损耗机制进行了详细分析并建立了相关的电磁场仿真模型;还从无源器件和电路架构出发,设计了叁款不同类型的V波段单片集成次谐波混频器、两款D波段单片集成次谐波混频器和一款D波段单片集成阻/漏双模基波混频器。论文在对毫米波频段单片集成混频器设计及其小型化研究中所做的具有创新性的工作,对于毫米波片上无源器件仿真建模以及单片集成混频器电路的设计均具有一定的学术和应用价值。
蔡密[2]2015年在《微波毫米波宽带功分放大模块研究》文中指出无论是军事领域还是民用产品,作为无线通信和电子侦察系统关键组成部分之一的宽带放大器越来越受到各国重视,整个无线通信系统的性能好坏直接取决于它。本文研究了一个具有四个功分放大通道的微波毫米波宽带功分放大模块,包括L波段(1.2GHz)通道,S、C、X波段(2-18GHz)通道,K波段(20.2GHz)通道以及K、Ka波段(22-40GHz)通道。具体工作内容如下:1.对微波毫米波宽带放大技术的研究背景和研究意义作了简要介绍,并列举了在微波毫米波宽带放大领域国内外的发展动态。2.简要介绍了放大器的基本理论知识,包括:放大器的种类和用途、放大器的基本结构以及微波毫米波放大器的主要技术指标等,为接下来对微波毫米波宽带功分放大模块的设计提供理论支持。3.首先详细分析了微波毫米波宽带功分放大模块的各项技术指标,然后依据技术指标要求,分别对四个通道:2-18GHz宽带功分放大通道、1.2GHz点频功分放大通道、22-40GHz宽带功分放大通道以及20.2GHz点频功分放大通道提出了初步设计方案,并对设计原理进行了详细分析。4.利用Ansoft HFSS仿真软件对设计方案中所使用的无源器件-功分器进行仿真,包括:22-40GHz通道功分器,20.2GHz和2-18GHz通道功分器。5.结合初步设计方案进行单片器件选型,并对所选用的部分单片器件(如HMC463、CHA2097a等)分别设计加工出验证模块进行单独验证,并依据测试结果完成最终方案设计。然后结合最终设计方案完成其它拓扑电路的设计工作,包括2-18GHz通道和1.2GHz通道功分放大链路的偏置电路与检波电路设计、22-40GHz通道和20.2GHz通道功分放大链路的偏置电路与检波电路设计以及整个微波毫米波宽带功分放大模块的比较电路设计等。6.对两个单元模块分别进行测试,并对测试结果进行分析。测试工作完成之后,将2-18GHz通道和1.2GHz通道功分放大链路单元模块、22-40GHz通道和20.2GHz通道功分放大链路单元模块以及整个微波毫米波宽带功分放大模块的比较电路进行装配,最后完成整个系统的归一化供电工作。7.对本文的主要工作进行了总结,指出了不足之处,并提出了下一步工作展望。
翟彬[3]2017年在《天线罩用透波材料的宽带衰减特性实验研究》文中研究表明宽带电场探头是电磁环境测量设备,核心部件为传感天线和天线罩,天线罩的透波特性会直接影响电场探头的整体性能,因而对天线罩用透波材料的宽带衰减特性研究具有重要的理论意义和实用价值。本文采用理论与实践相结合的方法,对天线罩用透波材料的宽带衰减特性进行了理论分析;在现有测试方法的基础上,搭建了宽带衰减特性测试系统,并利用该系统对天线罩用透波材料的宽带衰减特性问题进行实验研究。论文主要工作如下:本文基于电磁波在介质中的传播理论,结合宽带电场探头天线罩的设计需求,对电磁波穿透天线罩壁的传播过程进行建模,利用Matlab软件进行了理论计算,重点讨论了天线罩用材料的介电常数和损耗角正切对透波率的影响;在此基础上,选取了适用于宽带电场探头天线罩的叁种典型材料——PC材料、PTFE材料和EPP材料进行理论计算,得到了叁种典型材料的宽带衰减特性理论结果。搭建了宽带衰减特性测试系统,该系统主要由信号发生器、发射天线、宽带电场探头、微机和屏蔽墙组成。信号发生器产生电磁信号,电磁波经发射天线辐射并穿透天线罩测试样板,采用宽带电场探头对透过测试样板的电磁波信号进行测量,通过对比有无天线罩测试样板前后的电场测试值,获得被测样板的透波率。该测试系统具有接收探头小、方便搭建和测试过程简便的特点,可应用于外场测试。重点对叁种典型天线罩用透波材料进行了实验研究,结果表明:材料的透波率随电磁波频率而变化,在1~40GHz频率范围和电磁波垂直入射的条件下,PC材料的透波率变化范围为73.39%~99.93%,PTFE材料的透波率变化范围为84.21%~99.91%,EPP材料的透波率变化范围为96.68%~99.99%。针对宽带电场探头天线罩的设计要求,对透波材料仅有透波率要求时,EPP材料优于另外两种材料;当对透波材料既有透波率要求,又有强度要求时,PC材料和PTFE材料适合需求。
邢金丹[4]2017年在《模拟宽带幅相均衡器的研究》文中研究表明射频通信系统中,源于射频器件自身存在的频率选择性以及多级元器件级联等造成系统不理想的幅相特性,主要表现为幅频特性的不平坦和群时延波动,使得传输信号发生畸变,影响系统的通信质量和传输速度。在发射机前端添加模拟宽带幅度均衡器或相位均衡器,是一种最直接且行之有效的改善方法[1],由于体积、功耗、复杂度等的考虑,适合高速率通信的模拟无源均衡器引起研究者们的关注。模拟无源均衡器的均衡量从几dB发展到十几dB,均衡带宽也从MHz发展到GHz[2],但是结构简单、调试方便、低功耗、小尺寸、超宽带以及适用于高频段的均衡器仍有待进一步的探讨和研究。本论文主要研究对象为模拟无源宽带幅度均衡器和相位均衡器。以传统集总元件均衡器为基础,采用电阻加载微带谐振枝节和悬置带线等效替换集总元件两种设计思路来实现结构简单、小尺寸、超宽带的幅度均衡器;相位均衡器方面,从X型全通网络出发,分析其相频特性和群时延关系,推导出几种实用的T型均衡网络,实现宽带相位均衡器。根据不同的均衡频段与均衡目标,分别使用了集总参数结构、微带结构和悬置带线结构叁种设计方法,最终设计了五款不同类型的幅度均衡器和叁款不同类型的相位均衡器,其主要内容如下:1)介绍了均衡器的研究背景和国内外发展现状等,论述了均衡器在通信系统中的重要性和必要性。2)研究了射频器件的幅相特性及其对系统性能的影响;介绍了均衡器的网络分析方法;同时,简要概述了集总参数网络、微带传输线理论和悬置带线理论,分析了微带线谐振枝节的基本特性和等效电路,研究了悬置带线等效电容、电感的原理和方法。3)模拟宽带幅相均衡器的设计。首先,从RC并联网络和LC谐振枝节出发,引出多种常用集总参数均衡器;以微带传输线和悬置带线等效集总参数电路为基础,分别用微带枝节替换LC谐振枝和悬置带线等效集总元件,推导出微带结构均衡器和悬置带线均衡器;其次,根据均衡器网络分析方法,求解各均衡结构的传输函数,研究均衡器工作带宽、均衡量、时延波动等的影响因子;然后,用ADS和HFSS搭建均衡器仿真电路以及叁维电磁结构仿真模型,仿真电路特性并进行调试与优化;最后,用CADENCE绘制均衡器电原理图并印制电路板,以及生产加工后对PCB实物电路进行焊接、调试、测试以及结果分析。
刘超[5]2016年在《硅基微波/毫米波相控阵收发芯片设计》文中研究指明有源相控阵有着更快的波束形成、可以抵消不同方向的干扰信号,因而有着更高的信噪比和信道容量,在雷达以及无线通信中得到了广泛的应用。传统上,为了获得更高的功率容量和更低的噪声系数,一般用III-V族半导体(InP或者GaAs)来设计有源相控阵芯片。然而,为了完成有源电子扫描,一个相控阵系统往往需要成千上万个收发模块,其代价极其昂贵。相比III-V族半导体,硅基工艺虽然在功率容量、噪声系数和线性度等指标上不能和其相比,然而却可以在低成本的前提下提供非常高的集成度。因此,目前的技术趋势都是利用III-V族半导体设计超低噪声放大和超大功率输出部分,而剩下的波束对准电路都由低成本的硅基工艺来设计。波束对准电路的各个阵列单元都需要完成低噪声放大、相位控制、幅度控制、中等功率放大等功能,一般称其为多功能收发芯片,是有源相控阵中关键的技术瓶颈。本文针对应用于火控、跟踪雷达的X波段和应用于卫星通信的Ka波段,利用0.13-μm SiGe BiCMOS工艺设计了两个波段的相控阵收发芯片,其中集成了低噪声放大器、功率放大器、数字移相器、损耗补偿放大器和相应的控制开关,完成了发射和接收通道的基本功能,在各功能单元芯片设计和系统集成中都有相关亮点,为国内硅基微波毫米波相控阵收发芯片的实用化做了技术上的探索。在小信号放大器的设计中,为了克服传统多级窄带放大器级联带来的系统带宽下降的弊端,本文中设计了分布式结构的损耗补偿放大器来补偿信号通路上的无源损耗。这是相控阵收发芯片中首次应用分布式放大器来解决带宽问题。此外,本文详细分析了分布式放大器的噪声来源,说明了在中间频带分布式放大器是可以作为低噪放来使用的原理,并且分别设计了X和Ka波段的分布式低噪放。为了有效提高雷达的作用距离,需要设计高输出功率的功率放大器。然而现代先进硅基工艺的击穿电压都比较低,严重限制了功放的输出摆幅和功率。本文分析并使用了堆迭式的功率放大器来设计两个波段的功放,设计了高频补偿网络进行堆迭管电压的相位对准,从而在保证晶体管不发生击穿的前提下提高了输出电压摆幅,在X和Ka波段都实现了很高的输出功率。其中,X波段功放饱和输出功率为890 mW,是目前硅基片上实现的最大功率。微波控制电路的设计中,本文首先设计了并联NMOS式的单刀双掷开关来克服传统串联NMOS开关中插损和隔离度的矛盾关系,在开关插损可接受的范围内实现了非常高的开关隔离度。此结构的单刀双掷开关不仅用于切换发射和接收通道的控制电路中,而且用于数字移相器的切换网络中。为了在相控阵芯片中获得良好的相位分辨率和幅度一致性,本文采用上述开关结合无源网络设计了X和Ka波段的高低通网络式五位数字移相器,实现了非常好的相控功能。最后,综合考虑相控阵收发芯片接收和发射通道的增益、噪声、阻抗匹配、输出功率、相位控制、版图布局等因素,完成了系统芯片的集成设计。测试结果表明:相比目前主流文献中的设计,本文设计的X和Ka波段多功能芯片在相应的带宽内都实现了很高的信号增益和输出功率;此外,RMS相位误差和RMS增益误差较小也是本文设计的一大优点。
谭冠南[6]2016年在《毫米波整流天线及阵列研究》文中认为微波输能(MPT,Microwave power transmission)技术以微波为载体,在两点之间进行能量的无线传输,是太阳能卫星计划、分布式可重构卫星系统、近空间飞行器和无线传感网络的关键技术。毫米波输能系统具有体积小、传输效率高等优点,已成为国内外研究的重点。整流天线将微波能量捕获并转换为直流,是MPT系统的关键部件。本论文主要研究Ka波段整流天线及其阵列的基本设计理论与实现方法,主要包含以下叁个方面内容:第一,研究设计了毫米波整流电路。由于理论公式和软件仿真在毫米波整流电路设计上的局限性,采用实验方法来获取二极管输入特性。根据测试电路得到二极管在Ka波段上的输入阻抗,设计了二极管并联和串联毫米波整流电路。在35GHz上,当输入功率为19dBm时,测得整流电路的最大转换效率达到51%以上。在10dBm低输入功率下,效率大于30%的带宽分别达到11.4%和6.3%,具有宽带整流的特性。第二,提出了叁种中心频率为35GHz的高增益宽带毫米波天线。提出在贴片周围加载SIW(基片集成波导,Substrate Integrated Waveguide)腔的方法,使SIW缝隙耦合贴片天线单元增益提高了1.5dB,实测其4元阵增益达到14.7dBi,阻抗带宽为18.5%;提出圆形互补PRS(Partially Refletive Surfaces,部分反射面)结构,结合SIW腔加载实现了高增益宽带、双极化Fabry-Perot毫米波天线,实测其公共工作带宽为7.1%,在两个极化方向上增益分别为15.1dBi和16.1dBi;利用所设计的零介电常数超材料加载,提出了等波束、高增益以及具有谐波抑制功能的Vivaldi缝隙天线,实测增益提高到11.1dBi,相对阻抗带宽为38.6%。第叁,基于设计的Ka波段整流电路和天线,提出了两种工作在35GHz的二极管串联型整流天线单元及阵列。在10mW/cm~2的低输入功率密度下,SIW缝隙耦合贴片整流天线和超材料加载Vivaldi缝隙整流天线的单元转换效率分别为35%、47%,输出直流功率分别大于3.5mW、7.5mW,效率性能已达到国际领先水平。此外,提出的4×4贴片整流天线阵列在距离发射天线5cm处,获得14%的系统转换效率。
郑宗华[7]2016年在《微波/毫米波系统前端关键技术研究》文中研究表明近年来,随着卫星通信、移动通信以及物联网等技术的迅猛发展,人们对无线通信系统的容量和传输速率的要求不断提高。无线电频谱的低端频段已无法满足现代通信的需求,因而研究高速率、宽频带的微波/毫米波通信系统已成为学术界与产业界关注的焦点。收发机前端电路是无线通信系统的重要组成部分,包括天线、低噪声放大器、功率放大器、混频器、开关等功能模块。目前基于CMOS工艺设计实现的微波/毫米波前端电路因其具有价格低、集成度高等优点而得到大家的青睐,具有广泛的应用前景。然而,CMOS电路存在衬底损耗大以及性能易受工艺参数、供电电源、环境温度等因素变化的影响(PVT,Process-Voltage-Tempreture)等问题,这对微波/毫米波前端电路的元器件模型和优化设计方法提出新的要求和挑战。本论文围绕这些问题,从元器件建模技术与电路架构两方面展开研究。论文深入研究了片上传输线和晶体管的精确建模方法,针对PVT波动设计了自愈合功率放大器,针对CMOS衬底损耗大而设计了低损单刀双掷开关(SPDT,Single-Pole Double-Throw)、片上天线等前端关键模块。具体的工作与创新体现如下:1)针对微波/毫米波片上传输线模型精度不高等问题,对RLGC传输线模型开展研究。论文分析了传统频率依赖型RLGC传输线模型、分数阶RLGC传输线模型及影响传输线性能的介质损耗、辐射损耗、非准静态效应等高频效应,提出了一种采用记忆依赖型导数概念对传输线进行建模的方法。基于SMIC 65 nm CMOS工艺以及TSMC 90 nm CMOS工艺分别设计共面波导测试结构,通过在DC-67 GHz频段内的叁种模型与测试的特征阻抗和S参数结果对比表明,记忆依赖型RLGC传输线模型具有精度高、频带宽等优点。2)针对晶体管大信号模型的精度受限及能否直接反映负载变化等问题,本文基于非线性散射函数提出了一种新的非线性行为模型。通过稳想(WIN Semiconductors)工艺下的pHEMT器件(PP1010MS)对新模型进行验证。结果表明,基于非线性散射函数的二次项扩展模型能在不增加模型复杂度的同时,提高模型的精度。此外,基于新模型设计了一款工作在20GHz的功率放大器,验证了该模型的有效性。3)为了应对CMOS工艺中不可预期的PVT波动对电路的影响,本文基于TSMC 90 nm CMOS工艺设计了一个具有自愈合功能的60 GHz功率放大器芯片。该功率放大器具有负载匹配网络可调节以及输出功率可检测特性,理论分析与仿真结果验证了该架构的功率放大器具有自我愈合的功能。4)为了降低CMOS衬底损耗对开关性能的影响,本文基于TSMC90nm CMOS工艺设计了一款60 GHz单刀双掷开关,在该设计中,创新性地提出了损耗补偿机制的串并联结构,减少了串联支路的寄生电容损耗,从而改善了开关的插入损耗并提高隔离度。5)针对超材料(Metamaterial)改善微波/毫米波天线性能技术进行了应用研究。为了研究复合左右手传输线(CRLH-TL,Composite Right/Left-Handed Transmission Line)的理论与应用,论文先在PCB(F4BM220)板上设计和实现了 S波段的CRLH-TL共面波导基谐振天线,测试与仿真结果对比表明,该天线具有微型化、宽频带以及高增益等特点。然后,基于TSMC 90 nm CMOS工艺设计了一款60 GHz的在片CRLH-TL共面波导基谐振天线,该天线首次将人工磁导体层引入到复合左右手传输线天线的设计中,利用人工磁导体层反射电磁波的特性,使空间波能够同相位迭加来提高片上天线的增益和带宽。
张卓越[8]2013年在《宽带聚焦天线设计》文中进行了进一步梳理宽带聚焦天线以其高增益、高口径效率、宽频带等特性广泛应用于微波屏蔽效能测试、电磁兼容测试、材料电磁参数测试、材料微波反射率测试、材料微波透过率测试等微波测试测量系统中。本论文依据电子科技大学微波测试中心“微波聚焦透镜测试设备”的研制需求,为材料电磁参数测试系统及材料微波透过率测试系统开发设计四套宽带聚焦天线,分别覆盖的频率范围为2-4GHz,4-8GHz,8-18GHz,18-40GHz。要求四套宽带聚焦天线在各自的频段内驻波比VSWR<2.0,全频段内增益G>15dB。根据设计指标的要求以及项目需要,本文的主要研究工作如下：一、从喇叭天线和几何光学基本理论出发,分析介绍了宽带双脊喇叭天线和微波聚焦透镜,继而设计了四套频率覆盖范围分别为2-4GHz,4-8GHz,8-18GHz,18-40GHz的宽带双脊喇叭辐射器和一套介质透镜,再使用Ansoft公司的高频微波仿真软件HFSS建立相应模型,仿真分析这四款天线辐射器的驻波比、增益效果和介质透镜的微波汇聚效果。二、运用阻抗变换原理,利用HFSS仿真软件,设计了四套同轴到双脊波导转换接头,作为宽带聚焦天线的馈电系统。频率对应覆盖2-4GHz,4-8GHz,8-18GHz,18-40GHz。使用HFSS软件对同轴到双脊波导转换接头的结构进行优化,得到天线馈电段最优的几何结构尺寸。配合天线辐射器和介质透镜,得到微波性能参数满足设计标准的宽带聚焦天线。叁、根据“微波聚焦透镜测试设备”的研制需求,提出两种进一步改进宽带聚焦天线驻波比的方法,有效地降低了宽带聚焦天线的驻波比。四、本文最后将所设计的四套宽带聚焦天线加工成实物,测试调试了天线的微波性能,测试合格后组装搭建到材料电磁参数测试系统及材料微波透过率测试系统中。
刘伶[9]2018年在《宽带微波前端接收放大电路研究》文中提出现今战场上电磁空间复杂,以往彼此分立、功能单一的电子装备在苛刻的空间、体积、重量限制下捉襟见肘。为了提高接收机的通用性,实现侦查、干扰、探测、通信一体化,本论文研究了一体化电子系统中微波前端接收放大电路。要对2-18GHz内的不同制式、不同功率的同时多载波信号实现高保真放大,器件需要有足够宽的带宽和线性度,难度极大。本论文对比了超外差接收机、瞬时测频接收机、信道化接收机等几种接收机结构,提出了信道化直接采样接收结构。为了实现用于此结构的宽带LNA,本文基于0.15um GaN HEMT工艺设计了四个性能优异的覆盖2-18GHz LNA,它们典型噪声系数为2dB,P_(1dB)高的达16dBm,均达到国内领先水平。2-18GHz简易行波式LNA具有高线性度和增益平坦度,引入Langer电桥抑制了部分谐波;2-18GHz共源-共栅行波式LNA是采用共源-共栅HEMT作为行波式LNA基本单元,实现了偏置电流复用,增益提高到20dB,在保证NF不恶化的同时具有增益可变特性;2-18GHz矩阵式LNA变级联行波式结构为堆迭式,通过合理补偿栅、漏极传输线相位,将增益提高到了25dBm;2-40GHz矩阵式LNA通过改善相位匹配程度,将频率范围拓展到了2-40GHz。为了验证2-18GHz微波前端接收放大电路的实际效果,本论文采用多种裸芯片设计了一个带有开关和AGC功能的直放模块,增益可调范围为5-55dB,有效防止了输入信号过大导致的接收链路饱和,并抑制大信号下的非线性效应,提高了动态范围。本课题为实现一体化电子中微波前端接收放大电路提供了基础的硬件服务和设计思路。
高沛[10]2015年在《（26.5～40）GHz功率密度标准的研究》文中指出功率密度和场强是衡量电磁辐射的重要参数,在微波段常以功率密度为单位进行计量。目前我国已建立了一系列的微波功率密度标准装置,但对于Ka波段的微波功率密度标准装置还有待于扩展。(26.5-40)GHz功率密度标准装置的完成,不仅解决了我国该频段测量溯源的需求,而且还能够使我国参加该频段场强参数的国际比对,提升我国该领域在国际上的影响力,进一步缩小与先进国家的差距。基于角锥喇叭天线方向性好,增益高且利于对增益值进行仿真和验证的特点,本文选择将该装置安装在微波暗室内,利用角锥喇叭天线作为发射源,通过监控馈入角锥喇叭天线的功率,在其口面主轴外一定距离处产生期望场强。该方法所产生的期望场强更接近理论场强。本文详细的研究了该装置建立过程中的技术关键问题：采用定向耦合器的耦合系数和散射参数的准确校准计算馈入到发射天线净功率；利用HFSS有限元-边界积分技术对喇叭天线的近场增益进行仿真,精准的验证了喇叭天线近场增益值；优化测量条件,对校准场地进行评估,减弱由于场地特性不理想引起的驻波效应对该装置的影响等。同时,考虑到实际需要,设计了两个能够完成探头全向性指标测量的探头支架。基于VB开发了系统控制软件,通过信号源和功放的配合,更准确、更快速的产生期望场强。基于LabVIEW开发了探头示值识别和校准证书自动生成软件,该软件使得该装置在保证测量结果可靠、可信的程度下,提高了电场探头校准的效率。最后,在该频段内选取4个频点,建立透明箱加黑箱的不确定评定模型,通过研究不确定度评定方法,对系统不确定度进行了详细、全面的评定。
参考文献：
[1]. 毫米波单片集成混频器的设计及其小型化[D]. 张胜洲. 浙江大学. 2016
[2]. 微波毫米波宽带功分放大模块研究[D]. 蔡密. 电子科技大学. 2015
[3]. 天线罩用透波材料的宽带衰减特性实验研究[D]. 翟彬. 西安电子科技大学. 2017
[4]. 模拟宽带幅相均衡器的研究[D]. 邢金丹. 电子科技大学. 2017
[5]. 硅基微波/毫米波相控阵收发芯片设计[D]. 刘超. 电子科技大学. 2016
[6]. 毫米波整流天线及阵列研究[D]. 谭冠南. 上海大学. 2016
[7]. 微波/毫米波系统前端关键技术研究[D]. 郑宗华. 浙江大学. 2016
[8]. 宽带聚焦天线设计[D]. 张卓越. 电子科技大学. 2013
[9]. 宽带微波前端接收放大电路研究[D]. 刘伶. 电子科技大学. 2018
[10]. （26.5～40）GHz功率密度标准的研究[D]. 高沛. 北京交通大学. 2015
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