微波固态电路引言
微波腔与超导人工原子和固体元激发强耦合体系的物态调控
微波腔与超导人工原子和固体元激发强耦合体系的物态调控1. 引言1.1 概述近年来，微波腔与超导人工原子以及固体元激发强耦合体系的研究引起了广泛的关注。
这些研究在量子信息、量子计算和量子模拟等领域具有重要的应用前景。
微波腔作为一种特殊的谐振腔系统，可以用于储存和操作微波场，并且具有良好的相干性能。
超导人工原子是通过在超导电路中加入人工构造的原子结构而形成的一种新型量子比特系统，其具备长寿命、可调谐性和高度可控性等优点。
而固体元激发则是指材料中电子能带间跃迁产生的准粒子，例如激光中的光子、晶格中的声子等。
1.2 文章结构本文将围绕微波腔与超导人工原子以及固体元激发强耦合体系展开讨论。
首先，在“2. 微波腔与超导人工原子的基本介绍”部分中，我们将介绍微波腔和超导人工原子各自的基本概念、原理以及特性，并探讨它们之间的耦合机制。
接下来，在“3. 固体元激发强耦合体系的物态调控方法”部分中，我们将介绍固体元激发的物理性质，以及超导量子比特在固体元激发系统中的应用。
我们还将探讨固体元激发强耦合体系的物态调控方法及实验进展。
随后，我们将在“4. 超导人工原子与固体元激发强耦合体系的相互作用研究进展”部分中综述当前超导人工原子和固体元激发强耦合这两方面研究的现状，并结合其相互作用进行物态调控效果和机制分析。
最后，在“5. 结论”部分，我们将对本文进行总结，并对未来的挑战与展望进行讨论。
1.3 目的本文旨在系统地介绍微波腔与超导人工原子以及固体元激发强耦合体系在物态调控方面的最新研究进展，并分析其应用前景。
通过深入了解微波腔、超导人工原子和固体元激发这些主要概念和原理，我们可以更好地掌握它们的物态调控方法，为相关领域的研究提供理论基础和实验指导。
此外，我们还将探索超导人工原子与固体元激发强耦合体系的相互作用，并讨论其在新型器件和应用方面的潜力。
通过本文的阐述，读者将对微波腔、超导人工原子和固体元激发强耦合体系有一个全面而深入的了解，以及相关研究中所面临的挑战和未来发展方向。
微波固态电路引言
2. 国际电气与电子工程师协会（IEEE）会员。 3. 国家自然科学基金（NSFC）评审专家 3. 格鲁吉亚（Georgia）国家自然科学基金（GNSF）评审专家 4. 2010年ISPACS国际会议的技术委员会委员 5. 担任APMC2008 Paper Prize Competition评审人以及APMC2009审稿专家 6. 多种国际学术期刊编委
电子科技大学电子工程学院
微波固态电路
引言
社会学术兼职
1. 担任以下主要国际专业学术期刊论文评阅人：
IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing IEEE Microwave and Wireless Components Letters IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters Remote Sensing of Environment IET Microwaves, Antennas & Propagation International Journal of Infrared and Millimeter Waves International Journal of Numerical Modeling Electronic Networks, Devices and Fields Journal of Electromagnetic Waves and Applications Progress in Electromagnetic Research International Journal of Remote Sensing Remote Sensing Letters Journal of Applied Remote Sensing Hydrological Processes International Journal of the Physical Sciences
微波固态电路习题参考答案
6．中频移相器应该加在B 端口v )cos()(s s s s t V t =ω+ϕ设2端口信号电压 1端口本振电压 )cos()(L L L L t V t v ϕω+=加到D1、D2、D3、D4管上的信号及本振电压分别为：因为信源角频率>本振角频率，可得D1、D2、D3、D4产生的中频电流分别为：)cos(2)()()(431πϕϕω−−+=−=if if B g t i t i t i L s if s tV混频器A 的中频输出为：混频器B 的中频输出为： B 的中频输出经过移相器移相得到 )23cos(2)(1'πϕϕω−−+=l s if s B t V g t i )23cos(4)()()(1'πϕϕω−−+=+=l s if s B A t V g t i t i t i 可见混频器B 的中频输出经过90度移相,在M 处与A 管中频同相迭加。
外镜频抑制:2端口设外镜像频率信号为 ])2cos[()(i S L i i t V t v ϕωω+−=1端口本振信号为 )cos()(L L L L t V t v ϕω+=D1、D2、D3、D4管混出的中频电流为：)2cos()(11πϕϕω−−+=i L if i t V g t i )2cos()(12πϕϕω+−+=i L if i t V g t i )cos()(13πϕϕω−−+=i L if i t V g t i)cos()(14i L if i t V g t i ϕϕω−+=)2cos(2)()()(121πϕϕω−−+=−=i L if i A t V g t i t i t i)cos(2)()()(143πϕϕω−−+=−=i L if i B t V g t i t i t i混频器B 的中频输出经过90度移相得到)23cos(2)(1'πϕϕω−−+=i L if i B t V g t i 在M 处0)()()('=+=t i t i t i B A 所以在L S ωω>时，中频移相器应该加在B 端口，才能保证外来信号混出的中频在M 处同相迭加，外来镜像干扰混出的中频在M 处反同相相抵消。
uestc微波固态电路第三章微波晶体管放大器-改
re
CDe CTe
Le
Cc1:集电极反偏势磊电容 Cc2 :集电极和基极势磊电容 CTe :发射极正偏势磊电容 CDe :发射极正偏扩散电容 Cbc ,Cbe , Cce : 封装电容
E
Lb ,Le , Lc : 封装电感
α0 : Ic/Ie （Vcb=0），发射极到集电极的 电流传输系数（ α =β/（1+ β ））
GT S21 2 （Γ s= Γ L= 0）
最大可用功率增益Gmax（或MAG）:它是指在晶体 管输入和输出完全共轭匹配条件下，晶体管所能
提供的最大实用功率增益，即
Gmax
S21 S12
(K
K 2 1)
最大单向功率增益Gu，它与Gmax的不同在于它忽
略内部反馈，即假定S12=0时的最大功率增益为
常温下，无源网络的插损为L，则 F L
线性二端口网络的噪声系数F可以表示为：
F
Fmin
Rn Re[Ys ]
Ys
Ysopt
2
式中：Rn为线性二端口网络的等效噪声电阻。
Ysopt＝Gsopt+jBsopt：获得最小噪声系数Fmin要求的最佳信
号导纳。
Fmin ：二端口网络的最小噪声系数。
它们都可以用测量的方法得到。
GaAs MESFET
参数包括：零栅漏极电流Idss、共源正向跨导gm、栅漏击 穿电压VBR、夹断电压Vp以及栅-源截止电流Igss等。
频率参数fT的定义与双极晶体管的不同，它由下式表示：
fT
gm 2πCgs
Cgs是FET的栅-源电容，
gm是共源正向跨导，其定义为：在共源电路中，固定 漏压下，单位栅压改变引起的漏极电流改变，
基于GaN芯片的星载K波段固态功放研制
• 125•根据星载固放工作环境特点以及对固放高可靠性要求，本文介绍了一种K 波段星载固放，其内部提出了一款良好散热、保证气密的GaN 功率芯片封装模块用于功率合成。
该GaN 功率模块使用金刚石铜作为衬底底部和可伐材料拼接，能够满足气密性和散热需求，同时内部集成了宽带脊波导到同轴转接，易进行空间功率合成。
实测气密性优于1×10-1Pa·cm3/s ，满足可靠性和工程应用需求。
经过测试，整个固态单机的输出功率大于15W ，额定输出下效率21.5%。
1 引言京理工大学，2004；石雯，Ku 波段氮化镓功率放大器研究：杭州电子科技大学，2012；Dong Min Kang,Jong Won Lim,et a1.X-band 100 W solid-state power amplifier using a O.25 μM GaN HEMT technology:MICROWA VE AND 0PTICAL TECHNOLOGY LETTERS 2015）。
因此，本文采用GaN MMIC 设计一款K 波段星载固态功率发射机，内部功率模块采用的是探针双脊波导过度和空间功率合成的方式。
该模块能够保证较宽的工作带宽、良好的导热率以及气密性。
整个固放输出功率大于15W ，功率增益大于45dB ，固放单机效率达到21.5%。
芯片封装的气密性优于1×10-1Pa·cm 3/s ，散热良好，满足特殊应用环境需求。
基于GaN芯片的星载K波段固态功放研制中国电子科技集团公司第十三研究所 朱文思图1 宽带波导同轴探针过渡HFSS仿真模型示意图图2 宽带同轴波导转接仿真结果曲线目前，微波固态功放（SSPA ）相对于真空管放大器具有可靠性高、寿命长、工作电压低、尺寸小、重量轻等特点，因此在雷达、通信、卫星等领域中有着非常广泛的应用，其性能指标直接制约着整个系统的性能和技术水平。
基于GaAs 材料的功率器件已经无法满足对更高频率、更高功率的追求，这就需要新的材料来突破这个瓶颈（曹韬，曾荣，基于GaN HEMT 器件的宽带高效功率放大器：微波学报，2012；钮浪，石洁昀，潘威，X/Ku 波段宽带GaN 微波固态功放技术研究：科学与信息化，2018）。
射频及微波固态功率放大器PPT
目录
• 引言 • 工作原理 • 设计与实现 • 性能优化 • 发展趋势与挑战 • 实际应用案例
பைடு நூலகம் 01
CATALOGUE
引言
定义与特性
定义
射频及微波固态功率放大器是一种电 子设备，用于将低功率信号放大至所 需的高功率水平，以便在无线通信、 雷达、射电天文学等领域应用。
特性
通过在放大器输入端添加一个特 性相反的失真信号，补偿放大器 自身的非线性失真，从而提高输
出信号的线性度。
负反馈技术
将放大器的输出信号反馈回输入端 ，通过负反馈降低放大器的增益， 从而减小非线性失真。
前馈技术
将一小部分输出信号直接反馈到输 入端，与原始输入信号一起进入放 大器，从而减小非线性失真。
效率优化
合理设计散热结构，使放大器在工作过程中温度保持在安全范围 内，从而提高可靠性。
元器件筛选与降额使用
对关键元器件进行筛选和降额使用，降低因元器件失效导致的可靠 性问题。
冗余设计
在关键电路中采用冗余设计，当主电路出现故障时自动切换到备份 电路，提高系统的可靠性。
05
CATALOGUE
发展趋势与挑战
技术发展前沿
具有高效率、高可靠性、高线性度、 宽频带等特性，能够满足各种复杂的 应用需求。
应用领域
01
02
03
无线通信
用于基站、移动通信设备 、卫星通信系统等，提供 稳定的信号放大功能。
雷达
用于军事和民用雷达系统 ，提高目标检测和识别能 力。
射电天文学
用于射电望远镜和天文观 测系统，增强信号接收和 数据处理能力。
贝（dB）。
带宽
表示放大器能够放大的 信号频率范围。
电子科技大学微波固态电路总回顾
总回顾—— 第三章微波晶体管放大器 G
单向化设计（ S12≈0S ） − Γ (1
2 2 S
S 21
2
M
固定增益电路
GTu =
2
21
)(1 − Γ L )
2 2 2
2
(1 − S11Γ S )(1 − S22 Γ L )
2 2
= S21 ⋅
1− Γ S
多级放大器晶体管选择 宽带放大器
1 − S11Γ S
原理图捕捉；支持工具；层次设计 ；电路元件库； 模拟控制 ；优 化；版图；存在多种不同类型的分析研究电路响应的模拟引擎
总回顾—— 第三章微波晶体管放大器
功率合成技术
链状结构 按电路拓扑 结构分类 树状结构 N口结构 Wilkinson合成器 Rucker合成器 圆锥合成器 辐射状合成器 行波合成器 器件级 谐振型 按功率合成 方式分类 电路级 非谐振型 准光功率合成 空间级 自由空间波功率合成 混合型 腔体谐振 介质谐振 空间型 按传输线 形式分类 波导型 平面型
ΓSm ΓLm
P′
ΓLm Γ*Lm
ΓL′
总回顾—— 第三章微波晶体管放大器
微波晶体管功率放大器的特性 1）功率 耗散功率
PDC ≈ I cVcb
，输入功率Pin，输出功率Pout，
小功率：PDC<1 W, 中功率：1W≤PDC ≤ 5W,大功率：PDC>5W 功率单位：1mW=0dBm 1W=1000mW=30dBm 10W=40dBm
考核方式——
平时（作业和出勤率）：10%；实验（8学时）：20%； 期末考试（第15周，一页纸开卷，填空5~10/判断5~10/简答3~5，2小时）： 70% ；
非考试重点——
微波高功率固态放大器技术综述
微波高功率固态放大器技术综述作者：韩江安马凯学来源：《南京信息工程大学学报（自然科学版）》2017年第01期摘要微波集成电路在民用和军用电子中起到至关重要的作用。
在微波集成电路领域，高功率的功率放大器为发射机提供足够的信号功率输送到自由空间中，是其不可缺少的关键部件。
基于学术研究和商用产品线情况，综述了微波功率放大器芯片的发展情况。
首先讨论了各种微波毫米波功率放大器的制造技术，按照半导体器件可以归类为砷化镓、氮化镓、互补金属氧化物半导体和锗化硅等；接着讨论了微波芯片功放的设计技术用以满足高功率、宽带和高效率的指标要求；最后总结了各类微波固态功率放大器的工艺和设计技术，为芯片设计人员提供了全面的设计参考。
关键词微波；毫米波；功率放大器；集成电路；固态电路；功率合成中图分类号TN722.75文献标志码A收稿日期20161203资助项目国家自然科学基金（61471092）作者简介韩江安，男，博士后，主要研究方向为毫米波集成电路与系统。
jiangan-han@.sg马凯学（通信作者），男，教授，博士生导师，2016年国家杰出青年科学基金获得者，主要研究方向为毫米波集成电路与系统。
makaixue@1新加坡科技与设计大学，新加坡，4873722电子科技大学物理电子学院，成都，6100540 引言微波集成电路技术是无线系统小型化的关键技术。
在毫米波集成电路中，高性能且设计紧凑的功率放大器芯片电路是市场迫切需求的产品。
总的来说，微波功率放大器的芯片性能很大程度上取决于制造工艺，而每种工艺对功率放大器有着不同的特点或优势。
对于工作频率不高于100 GHz的芯片而言，砷化镓和氮化镓材料具有功率方面的优势[12]。
如果频率作为器件的首要考虑，那么选用磷化铟器件制作的功率放大器其频率可以高到500 GHz以上[3]。
当然，对于工业制造来说，产品的成本也是功率放大器设计以及量产的重要因素，特别是对于消费电子产品类，互补金属氧化物半导体（CMOS）利于片上系统集成，因此具有成本优势。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Kaijun Song, Yong Fan, Yonghong Zhang: “Eight-Way Substrate Integrated Waveguide Power Divider with Low Insertion Loss”, IEEE Trans. Microw. Theory Tech., Jun. 2008, vol. 56, (6), pp. 1473-1477
Kaijun Song, Quan Xue: "Planar Probe Coaxial-Waveguide Power
Combiner/Divider", IEEE Trans. Microw. Theory Tech., Nov. 2009, vol. 57, no. 11, pp. 2761-2767.
Kaijun Song, Quan Xue: "Inductance-Loaded Y-Shaped Resonators and Their Applications to Filters", IEEE Trans. Microw. Theory Tech., Apr. 2010, vol. 58, no. 4, pp. 978-984.
Quan Xue, Kaijun Song, and Chi Hou Chan: “China: Power Combiners /Dividers," IEEE Microwave Magazine, 2011, vol. 12, no. 3, pp. 96-106.
pp. 1133-1134.
Kaijun Song, Quan Xue, "Ultra-Wideband (UWB) Ring-Cavity Multiple-Way Parallel Power Divider", IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 60, no. 10, pp. 4737-4745, 2013. (IF: 5.468)
Kaijun Song, F. Zhang, S. Hu, and Y. Fan, “Ku-band 200W Pulsed Power Amplifier Based on Waveguide Spatially Power-Combining Technique for Industrial Applications,”IEEE Transactions on Industrial Electronics, 61(8): 4274-4280, 2014. (IF: 5.16)
Kaijun Song, Y. Mo, Q. Xue, and Y. Fan, “Wideband Four-Way Out-of-Phase Slotline Power Dividers,”IEEE Transactions on Industrial Electronics, 61(7): 3598-3606, 2014. (IF: 5.16)
低噪放（LNA）
振荡器微波开关
三、微波集成电路的应用
制导
通信
雷达
空间
探测射电
天文
卫星目标
识别
遥感
应用
J-20。