专辑：军事微波、太赫兹、电磁兼容技术2025(1)
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2025, 23(1):12-18.
DOI: 10.11805/TKYDA2024388
摘要:
研制了一款工作在D波段的功率放大器模块。对射频输入输出过渡结构和直流稳压时序电路进行了设计。射频输入输出过渡结构采用基于楔形波导膜片的波导-接地共面波导过渡实现了同向转换，通过类共面波导的金丝键合方式降低了功放芯片与腔体之间缝隙对模块性能的影响。漏极偏置电路通过并联两个稳压芯片提高了直流稳压时序电路的稳定性。设计扼流槽结构有效降低了模块级联的传输损耗。测试结果表明，模块在144~166 GHz范围内小信号增益大于10 dB，最大增益大于17 dB；输出功率大于27 dBm，最大输出功率大于31 dBm。
研制了一款工作在D波段的功率放大器模块。对射频输入输出过渡结构和直流稳压时序电路进行了设计。射频输入输出过渡结构采用基于楔形波导膜片的波导-接地共面波导过渡实现了同向转换，通过类共面波导的金丝键合方式降低了功放芯片与腔体之间缝隙对模块性能的影响。漏极偏置电路通过并联两个稳压芯片提高了直流稳压时序电路的稳定性。设计扼流槽结构有效降低了模块级联的传输损耗。测试结果表明，模块在144~166 GHz范围内小信号增益大于10 dB，最大增益大于17 dB；输出功率大于27 dBm，最大输出功率大于31 dBm。
2025, 23(1):19-23.
DOI: 10.11805/TKYDA2024536
摘要:
提出一种新颖的基于射频IP的低相噪频率合成方案。通过梳线发生器产生多个频点，开关滤波器选择频段，利用二次混频进行频谱搬移的方式实现Ka波段的宽带覆盖；采用三维系统级封装(3D-SIP)的集成方式弥补了传统直接频率合成式难以实现小型化的缺点；通过分频器及倍频器实现100 MHz的小步进变化。该方案可实现-99 dBc/Hz@1 kHz的相噪，弥补了直接数字频率合成(DDS)激励锁相环(PLL)小步进频率合成方式难以实现低相噪的缺点。该频率合成器具有小型化、低相噪的优点，具有较强的工程使用价值，可拓展用于多类通信及雷达系统中。
提出一种新颖的基于射频IP的低相噪频率合成方案。通过梳线发生器产生多个频点，开关滤波器选择频段，利用二次混频进行频谱搬移的方式实现Ka波段的宽带覆盖；采用三维系统级封装(3D-SIP)的集成方式弥补了传统直接频率合成式难以实现小型化的缺点；通过分频器及倍频器实现100 MHz的小步进变化。该方案可实现-99 dBc/Hz@1 kHz的相噪，弥补了直接数字频率合成(DDS)激励锁相环(PLL)小步进频率合成方式难以实现低相噪的缺点。该频率合成器具有小型化、低相噪的优点，具有较强的工程使用价值，可拓展用于多类通信及雷达系统中。
2025, 23(1):6-11.
DOI: 10.11805/TKYDA2024393
摘要:
对镍波导在亚毫米波频段的电磁损耗进行测量，并设计一款基于镍人工表面等离激元(SSPPs)的波导终端，用于多端口波导器件测量和功分器端口隔离。该波导采用简单紧凑的反对称矩形探针结构将电磁能量从波导高效耦合至微带，随后传输至梳状的SSPPs终端。其中，微带电路和SSPPs电路制作在一个石英衬底上，金属电路为电镀的金属镍。利用SSPPs的带阻和金属镍的高频高损耗特性，实现了电磁能量的衰减和吸收。在W波段(75~110 GHz)对所提出的镍SSPPs波导终端进行实验验证。实验结果表明，在整个W波段，该波导终端的回波损耗超过15 dB，对应的电磁吸收率超过96.8%。
对镍波导在亚毫米波频段的电磁损耗进行测量，并设计一款基于镍人工表面等离激元(SSPPs)的波导终端，用于多端口波导器件测量和功分器端口隔离。该波导采用简单紧凑的反对称矩形探针结构将电磁能量从波导高效耦合至微带，随后传输至梳状的SSPPs终端。其中，微带电路和SSPPs电路制作在一个石英衬底上，金属电路为电镀的金属镍。利用SSPPs的带阻和金属镍的高频高损耗特性，实现了电磁能量的衰减和吸收。在W波段(75~110 GHz)对所提出的镍SSPPs波导终端进行实验验证。实验结果表明，在整个W波段，该波导终端的回波损耗超过15 dB，对应的电磁吸收率超过96.8%。
2025, 23(1):29-34.
DOI: 10.11805/TKYDA2024537
摘要:
提出一种新型的Ka波段实现快速跳频的频率合成方法，该方法通过多级混频的方式实现低频信号的频谱搬移；并提出一种可小型化、低功耗、简易的频率实现方法，该方法在原设计方法基础上加入了环内混频，可实现快速跳频，极大程度地降低锁相环的N分频比，并提升输出信号的相位噪声。改进的频率合成方法弥补了原频率合成方法的缺点，并可进行拓展用于多类通信及雷达系统中。经工程验证，该新型Ka波段捷变频频率合成技术实现效果显著，可解决困扰直接合成频率技术工程应用的实际问题，是一种可进行推广应用的新型Ka波段捷变频频率合成技术。
提出一种新型的Ka波段实现快速跳频的频率合成方法，该方法通过多级混频的方式实现低频信号的频谱搬移；并提出一种可小型化、低功耗、简易的频率实现方法，该方法在原设计方法基础上加入了环内混频，可实现快速跳频，极大程度地降低锁相环的N分频比，并提升输出信号的相位噪声。改进的频率合成方法弥补了原频率合成方法的缺点，并可进行拓展用于多类通信及雷达系统中。经工程验证，该新型Ka波段捷变频频率合成技术实现效果显著，可解决困扰直接合成频率技术工程应用的实际问题，是一种可进行推广应用的新型Ka波段捷变频频率合成技术。
2025, 23(1):44-48.
DOI: 10.11805/TKYDA2024395
摘要:
基于GaN肖特基二极管设计并实现了一款200 GHz高功率二倍频器。该倍频器采用高功率容量的氮化镓(GaN)肖特基二极管代替传统GaAs肖特基二极管，并结合高热导率的氮化铝(AlN)衬底，较大提升了倍频器的散热性能和输出功率；采用含有楔形膜片的悬置微带-波导过渡结构，通过插入标准矩形波导中的楔形膜片实现模式转换并使输入输出同向，实现倍频器的小型化。考虑到温度对二极管工作的影响，对传统二极管模型进行修正，并进行电热耦合仿真。实际测试结果表明，在500 mW连续波输入的情况下，该二倍频器在190~220 GHz频率范围内输出均高于20 mW，并在218 GHz实现了最大36 mW的功率输出，转换效率为7.2%。
基于GaN肖特基二极管设计并实现了一款200 GHz高功率二倍频器。该倍频器采用高功率容量的氮化镓(GaN)肖特基二极管代替传统GaAs肖特基二极管，并结合高热导率的氮化铝(AlN)衬底，较大提升了倍频器的散热性能和输出功率；采用含有楔形膜片的悬置微带-波导过渡结构，通过插入标准矩形波导中的楔形膜片实现模式转换并使输入输出同向，实现倍频器的小型化。考虑到温度对二极管工作的影响，对传统二极管模型进行修正，并进行电热耦合仿真。实际测试结果表明，在500 mW连续波输入的情况下，该二倍频器在190~220 GHz频率范围内输出均高于20 mW，并在218 GHz实现了最大36 mW的功率输出，转换效率为7.2%。
2025, 23(1):56-60.
DOI: 10.11805/TKYDA2024380
摘要:
由于毫米波雷达波长短，在一定的脉冲重复频率(PRF)条件下更容易产生方位采样模糊，且成像质量受多普勒中心频率估计影响较大。为此，提出一种联合惯导信息和回波包络对称匹配的多普勒中心频率估计方法，能够为毫米波合成孔径雷达(SAR)成像精确估计多普勒中心频率进而实现稳定连续出图的目的。先利用惯导信息解算方位采样模糊数，再利用提出的回波包络对称匹配方法实现多普勒中心频率精确估计。该方法估计精确度高且算法复杂度低，适用于不同频段雷达和多种时频域成像算法，具有良好普适性。通过对SAR图像序列的连续估计以及算法性能对比，验证了本文算法的有效性。
由于毫米波雷达波长短，在一定的脉冲重复频率(PRF)条件下更容易产生方位采样模糊，且成像质量受多普勒中心频率估计影响较大。为此，提出一种联合惯导信息和回波包络对称匹配的多普勒中心频率估计方法，能够为毫米波合成孔径雷达(SAR)成像精确估计多普勒中心频率进而实现稳定连续出图的目的。先利用惯导信息解算方位采样模糊数，再利用提出的回波包络对称匹配方法实现多普勒中心频率精确估计。该方法估计精确度高且算法复杂度低，适用于不同频段雷达和多种时频域成像算法，具有良好普适性。通过对SAR图像序列的连续估计以及算法性能对比，验证了本文算法的有效性。
2025, 23(1):66-72.
DOI: 10.11805/TKYDA2024542
摘要:
为解决数字相控阵不能利用传统的矢量网络分析仪进行校准的难题，提出一种基于近场测量的数字相控阵校准系统。通过矢量网络分析仪外加混频器和信号源提供变本振的方法，设计了发射态和接收态下的数字相控阵天线校准系统架构，实现了数字相控阵采用矢量网络分析仪的同频率网络参数测量；通过设计时序分配单元，实现了多频点数字相控阵的自动化测试，大大缩短了测量时间。经过实际测量，顺利完成了20个天线单元的接收与发射幅相校准工作，校准后的相位一致性能够稳定保持在±7°范围内。
为解决数字相控阵不能利用传统的矢量网络分析仪进行校准的难题，提出一种基于近场测量的数字相控阵校准系统。通过矢量网络分析仪外加混频器和信号源提供变本振的方法，设计了发射态和接收态下的数字相控阵天线校准系统架构，实现了数字相控阵采用矢量网络分析仪的同频率网络参数测量；通过设计时序分配单元，实现了多频点数字相控阵的自动化测试，大大缩短了测量时间。经过实际测量，顺利完成了20个天线单元的接收与发射幅相校准工作，校准后的相位一致性能够稳定保持在±7°范围内。
2025, 23(1):1-5.
DOI: 10.11805/TKYDA2024399
摘要:
介绍了一种新型E波段倍频器模块的设计和制作方法。该模块使用一种准八木天线形式的石英探针，实现芯片至矩形波导的高效信号过渡。为抑制封装芯片腔体中产生的高次模谐振，引入销钉形式的电磁带隙结构，拓展了工作带宽。为验证该方法，对模块进行了仿真优化、加工和测试。测试结果表明，在13 dBm的输入功率下，能够输出频率在60~80 GHz范围内，功率大于0 dBm的射频信号。测试结果与芯片的在片测试结果吻合良好，证明了该方法的可行性。
介绍了一种新型E波段倍频器模块的设计和制作方法。该模块使用一种准八木天线形式的石英探针，实现芯片至矩形波导的高效信号过渡。为抑制封装芯片腔体中产生的高次模谐振，引入销钉形式的电磁带隙结构，拓展了工作带宽。为验证该方法，对模块进行了仿真优化、加工和测试。测试结果表明，在13 dBm的输入功率下，能够输出频率在60~80 GHz范围内，功率大于0 dBm的射频信号。测试结果与芯片的在片测试结果吻合良好，证明了该方法的可行性。
2025, 23(1):24-28.
DOI: 10.11805/TKYDA2024555
摘要:
随着近年来电子信息技术的快速发展，毫米波更多地应用到通信、成像、电子对抗、雷达与制导等系统中。针对当前国产连续检波对数视频放大器(SDLVA)难以在毫米波频段进行连续检波的局限，提出基于下变频模式的检波电路设计方案。通过采用内置本振源将26~38 GHz的射频信号下变频到3~15 GHz，再采用国产化SDLVA芯片对3~15 GHz进行连续检波对数视频放大。产品设计和测试表明，该毫米波宽带检波可在-55~+70 ℃宽温度范围内实现-57 dBm的灵敏度和37 dB的大动态检波输出。产品具有全国产化、小型化的特点，在宽带毫米波检波中具有较大优势。
随着近年来电子信息技术的快速发展，毫米波更多地应用到通信、成像、电子对抗、雷达与制导等系统中。针对当前国产连续检波对数视频放大器(SDLVA)难以在毫米波频段进行连续检波的局限，提出基于下变频模式的检波电路设计方案。通过采用内置本振源将26~38 GHz的射频信号下变频到3~15 GHz，再采用国产化SDLVA芯片对3~15 GHz进行连续检波对数视频放大。产品设计和测试表明，该毫米波宽带检波可在-55~+70 ℃宽温度范围内实现-57 dBm的灵敏度和37 dB的大动态检波输出。产品具有全国产化、小型化的特点，在宽带毫米波检波中具有较大优势。
2025, 23(1):40-43.
DOI: 10.11805/TKYDA2024398
摘要:
InP/InGaAs肖特基二极管(SBDs)探测器因其高电子迁移率和低势垒材料特性，具有非常高的电压响应灵敏度，广泛用于高灵敏太赫兹波探测技术中。为进一步降低器件寄生效应，提升其高频性能，本文提出一种无衬底单台面T型结新型结构的肖特基器件，器件的截止频率为9.5 THz。基于新型结构的InP/InGaAs肖特基器件技术，研制了220~330 GHz、30~500 GHz、400~600 GHz和500~750 GHz等多频段的太赫兹探测器模块。其中220~330 GHz频段太赫兹检测器模块与美国VDI公司的同频段检测器模块相比，检测灵敏度等指标相近。该器件在太赫兹安检成像应用中具有很好的应用前景。
InP/InGaAs肖特基二极管(SBDs)探测器因其高电子迁移率和低势垒材料特性，具有非常高的电压响应灵敏度，广泛用于高灵敏太赫兹波探测技术中。为进一步降低器件寄生效应，提升其高频性能，本文提出一种无衬底单台面T型结新型结构的肖特基器件，器件的截止频率为9.5 THz。基于新型结构的InP/InGaAs肖特基器件技术，研制了220~330 GHz、30~500 GHz、400~600 GHz和500~750 GHz等多频段的太赫兹探测器模块。其中220~330 GHz频段太赫兹检测器模块与美国VDI公司的同频段检测器模块相比，检测灵敏度等指标相近。该器件在太赫兹安检成像应用中具有很好的应用前景。
2025, 23(1):49-55.
DOI: 10.11805/TKYDA2024394
摘要:
山地环境通常具有多样化地形，针对山地无线通信中由于地形遮挡导致信号传播路径复杂的问题，提出了基于不同山地坡度下的太赫兹无线通信建模方法。通过数字高程模型(DEM)获取地形数据，结合射线追踪法，引入坡度因子对山地太赫兹信号传播特性进行分析；对接收器的接收功率进行仿真实验，建立地形坡度和接收功率的量化关系。仿真结果表明，不同坡度区域在信号覆盖和时延特性方面存在显著差异：山地中较平坦的区域通常具有更稳定的信号覆盖，功率值分布较集中(-172.5~-117.5 dBm)；而在陡峭坡度区域，信号覆盖表现不佳，功率分布较分散，但时延扩展分布较集中(0~3 ns)。
山地环境通常具有多样化地形，针对山地无线通信中由于地形遮挡导致信号传播路径复杂的问题，提出了基于不同山地坡度下的太赫兹无线通信建模方法。通过数字高程模型(DEM)获取地形数据，结合射线追踪法，引入坡度因子对山地太赫兹信号传播特性进行分析；对接收器的接收功率进行仿真实验，建立地形坡度和接收功率的量化关系。仿真结果表明，不同坡度区域在信号覆盖和时延特性方面存在显著差异：山地中较平坦的区域通常具有更稳定的信号覆盖，功率值分布较集中(-172.5~-117.5 dBm)；而在陡峭坡度区域，信号覆盖表现不佳，功率分布较分散，但时延扩展分布较集中(0~3 ns)。
2025, 23(1):61-65.
DOI: 10.11805/TKYDA2024404
摘要:
为解决传统天线优化复杂度较高的问题，提出一种基于K-最近邻(KNN)算法和人工神经网络(ANN)算法的微带天线尺寸优化方法。该方法通过分析天线表面电流分布，将高敏感度参数设置为变量，低敏感度参数设置为常量，利用KNN和ANN对天线的尺寸参数进行优化，最终实现宽带性能的提升。为验证优化算法的有效性，加工了两款天线进行测试。结果表明，与传统天线设计方法相比，KNN和ANN算法使天线的阻抗带宽分别提高了20.8%和18.4%。其中，ANN算法在训练阶段耗时较长，但其阻抗匹配特性在多个频段上表现出显著改进。
为解决传统天线优化复杂度较高的问题，提出一种基于K-最近邻(KNN)算法和人工神经网络(ANN)算法的微带天线尺寸优化方法。该方法通过分析天线表面电流分布，将高敏感度参数设置为变量，低敏感度参数设置为常量，利用KNN和ANN对天线的尺寸参数进行优化，最终实现宽带性能的提升。为验证优化算法的有效性，加工了两款天线进行测试。结果表明，与传统天线设计方法相比，KNN和ANN算法使天线的阻抗带宽分别提高了20.8%和18.4%。其中，ANN算法在训练阶段耗时较长，但其阻抗匹配特性在多个频段上表现出显著改进。
2025, 23(1):35-39.
DOI: 10.11805/TKYDA2024522
摘要:
提出一种可用于高速光接收系统的宽带跨阻放大器(TIA)芯片架构和电路设计。跨阻放大器芯片作为光电探测器后端电路，可对探测器输出的电流信号进行低噪声放大，并使其满足速率和系统灵敏度需求。高速跨阻放大器设计架构由跨阻放大器核心电路、单端到差分转换电路以及限幅放大器电路3部分组成。在限幅放大器设计中，利用密勒效应引入可调电容平衡高频电路输出电压幅度、带宽和电路稳定性，实现信号宽带接收、限幅放大以及外部驱动等功能，提升高速传输信号的质量。通过在不同工艺角下对芯片进行小信号幅频特性分析、噪声仿真及大信号时域分析，进一步验证了跨阻放大器芯片的带宽、噪声和灵敏度以及传输特性等芯片各项性能指标。
提出一种可用于高速光接收系统的宽带跨阻放大器(TIA)芯片架构和电路设计。跨阻放大器芯片作为光电探测器后端电路，可对探测器输出的电流信号进行低噪声放大，并使其满足速率和系统灵敏度需求。高速跨阻放大器设计架构由跨阻放大器核心电路、单端到差分转换电路以及限幅放大器电路3部分组成。在限幅放大器设计中，利用密勒效应引入可调电容平衡高频电路输出电压幅度、带宽和电路稳定性，实现信号宽带接收、限幅放大以及外部驱动等功能，提升高速传输信号的质量。通过在不同工艺角下对芯片进行小信号幅频特性分析、噪声仿真及大信号时域分析，进一步验证了跨阻放大器芯片的带宽、噪声和灵敏度以及传输特性等芯片各项性能指标。
