随着移动通信技术的发展，射频(RF)电路的研究引起了广泛的重视。采用标准CMOS工艺实现压控振荡器(VCO),是实现RF CMOS集成收发机的关键。过去的VCO电路大多采用反向偏压的变容二极管作为压控器件，然而在用实际工艺实现电路时，会发现变容二极管的品质因数通常都很小，这将影响到电路的性能。于是，人们便尝试采用其它可以用CMOS工艺实现的器件来代替一般的变容二极管，MOS变容管便应运而生了。 【新型MOS变容管的射频振荡器设计】是现代移动通信技术中的关键环节，因为射频（RF）电路对于实现高效的RF CMOS集成收发机至关重要。传统的压控振荡器（VCO）通常依赖于反向偏压的变容二极管作为压控元件，但这种二极管的品质因数低，限制了电路性能。为了解决这个问题，研究者们发展了MOS变容管。 MOS变容管是通过将MOS晶体管的漏极、源极和衬底短接形成的一种新型电容，其电容值能够根据栅极与衬底之间的电压VBG变化而改变。在PMOS电容中，当VBG大于阈值电压绝对值时，电容工作在强反型区域，而在VG大于衬底电压VB时，电容工作在积累区。在这个过程中，栅氧化层与半导体之间的界面电压为正，允许电子自由移动，导致电容值增大。在不同的工作区域内，电容值会有变化，这主要由耗尽区域电容Cb和界面电容Ci共同决定。 在设计中，有两种主要类型的MOS变容管：反型和积累型。反型MOS变容管工作在强、中和弱反型区，不进入积累区，因此具有较宽的调谐范围。而积累型MOS变容管通过抑制空穴注入，仅工作在耗尽区和积累区，这提供了更大的调谐范围和更低的寄生电阻，从而提高品质因数。积累型MOS变容管的制作可以通过去除漏源结的p掺杂，用n掺杂衬底接触来实现，这降低了寄生电阻且无需额外的工艺流程。 在VCO的电路设计中，通常采用对称CMOS结构，以减少振荡时电位变化对变容管电容值的影响，提高频谱纯度。电感需要与变容管匹配，并且使用大型的片内集成电感和积累型MOS变容管组成的LC振荡回路，尽管损耗较高，但通过增大负跨导可以维持振荡。为了保证起振和等幅振荡，耦合晶体管需要较大的宽长比，但这也带来了更大的寄生效应。设计通常基于特定的半导体工艺，例如TSMC的0.35μm锗硅射频工艺模型PDK，使用三层金属构造平面螺旋八边形电感。 在实际应用中，VCO的振荡频率取决于选取的电感值和变容管的电容调谐范围。通过优化这些参数，可以设计出满足特定需求的高性能射频振荡器，服务于现代通信系统。

本书《使用电磁场仿真进行微波电路建模》详细介绍了如何利用电磁场仿真工具进行微波电路的设计与优化。书中不仅涵盖了电磁场求解器的基本原理，还探讨了各种数值方法如矩量法（MoM）、有限元法（FEM）、有限差分时域法（FDTD）等的应用。作者通过大量的实际设计案例，展示了这些工具在解决微波电路设计中的优势和局限性，并强调了网格划分、收敛性、去嵌入和可视化等关键问题。此外，书中还讨论了不同类型的滤波器设计，如微带指形滤波器、边缘耦合滤波器等，以及如何选择合适的软件工具来满足特定的设计需求。本书适合从事微波电路设计的工程师和技术人员阅读，旨在帮助读者更好地理解和应用电磁场仿真技术，提高设计效率和准确性。

同轴传输线示例 求同轴线电磁场分布,其相应电压电流波及特性阻抗 由式(1.30)求得沿正z方向传输的TEM波电场和磁场为 V=V0 V=0 传输线上电压电流波 b a 由于对称性 所以上式的解为 柱坐标下的 拉普拉斯方程 r=b时 r=a时

以东方拟无枝酸菌(Amycolatopsisoriental)V30为出发菌株,经过紫外线、微波复合诱变,选育得到万古霉素高产菌株V311-04,较出发菌摇瓶单位提高7%以上,并且有良好的遗传稳定性。

内容概要：本文详细介绍了超宽带0.5-6GHz一分二功分器及其相关微波器件（如合路器、耦合器、滤波器等）的参数化设计与ADS仿真方法。文中强调了功分器在无线通信、卫星接收、网络设备等领域的重要应用，并深入探讨了ADS仿真的具体操作流程和技术细节，包括阻抗变换、参数化建模、仿真验证等环节。此外，还提供了一个MATLAB代码片段，展示了如何利用ADS进行功分器设计的参数化建模和仿真验证。 适合人群：从事射频电路设计、微波工程及相关领域的工程师和技术人员。 使用场景及目标：适用于需要深入了解超宽带一分二功分器设计原理和仿真技术的研究人员，旨在帮助他们掌握ADS仿真工具的使用方法，提高设计效率和精度。 其他说明：本文不仅提供了理论指导，还结合实际案例进行了详细的步骤解析，有助于读者更好地理解和应用所学知识。

### 微波网络中的参数矩阵定义、推导及其转换 #### 一、Z矩阵（阻抗矩阵） 在微波工程领域，二端口网络是非常重要的组成部分。为了方便分析和计算，引入了不同的参数矩阵来描述这些网络的行为。首先介绍的是**Z矩阵**。 **定义：** Z矩阵用于描述端口电压与端口电流之间的关系。对于一个二端口网络，假设其两个端口的电压分别为\(U_1\)和\(U_2\)，对应的电流分别为\(I_1\)和\(I_2\)，则可以定义Z矩阵如下： \[ \begin{align*} U_1 &= Z_{11}I_1 + Z_{12}I_2 \\ U_2 &= Z_{21}I_1 + Z_{22}I_2 \end{align*} \] 或者用矩阵形式表示为： \[ \begin{bmatrix} U_1 \\ U_2 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} Z_{11} & Z_{12} \\ Z_{21} & Z_{22} \end{bmatrix} \begin{bmatrix} I_1 \\ I_2 \end{bmatrix} \] **特殊性质：** - **对于互易网络**：\(Z_{12} = Z_{21}\) - **对于对称网络**：\(Z_{11} = Z_{22}\) - **对于无耗网络**：每个元素都可以表示为纯虚数，即\(Z_{ij} = jX_{ij}\)，其中\(X_{ij}\)为实数。 **归一化阻抗矩阵**： 为了进一步简化计算，通常会定义归一化的电压和电流，以及相应的归一化阻抗矩阵。设归一化电压和电流为\(u\)和\(i\)，则它们与未归一化的电压和电流之间的关系为： \[ \begin{align*} u &= \frac{U}{Z_0} \\ i &= \frac{I}{Z_0} \end{align*} \] 其中\(Z_0\)为参考阻抗。由此，我们可以得到归一化的Z矩阵为： \[ \begin{bmatrix} u_1 \\ u_2 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} z_{11} & z_{12} \\ z_{21} & z_{22} \end{bmatrix} \begin{bmatrix} i_1 \\ i_2 \end{bmatrix} \] 这里的\(z_{ij}\)是归一化后的阻抗矩阵元素。 #### 二、Y矩阵（导纳矩阵） **定义：** Y矩阵是用来描述端口电流与端口电压之间的关系的。对于二端口网络，Y矩阵定义为： \[ \begin{align*} I_1 &= Y_{11}U_1 + Y_{12}U_2 \\ I_2 &= Y_{21}U_1 + Y_{22}U_2 \end{align*} \] 或用矩阵形式表示为： \[ \begin{bmatrix} I_1 \\ I_2 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} Y_{11} & Y_{12} \\ Y_{21} & Y_{22} \end{bmatrix} \begin{bmatrix} U_1 \\ U_2 \end{bmatrix} \] **特殊性质：** - **对于互易网络**：\(Y_{12} = Y_{21}\) - **对于对称网络**：\(Y_{11} = Y_{22}\) - **对于无耗网络**：每个元素都是纯虚数，即\(Y_{ij} = jB_{ij}\)，其中\(B_{ij}\)为实数。 **归一化导纳矩阵**： 同样地，可以定义归一化的电压和电流，并据此定义归一化的导纳矩阵。设归一化电压和电流为\(u\)和\(i\)，则有： \[ \begin{align*} u &= \frac{U}{Z_0} \\ i &= \frac{I}{Z_0} \end{align*} \] 归一化的Y矩阵为： \[ \begin{bmatrix} i_1 \\ i_2 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} y_{11} & y_{12} \\ y_{21} & y_{22} \end{bmatrix} \begin{bmatrix} u_1 \\ u_2 \end{bmatrix} \] 这里的\(y_{ij}\)是归一化后的导纳矩阵元素。 #### 三、A矩阵（散射参数矩阵） A矩阵主要用于描述网络内部的信号传输情况，尤其是信号在不同端口间的传输关系。它通过定义网络输入和输出端口的电压电流比来描述网络特性。A矩阵的定义如下： \[ \begin{align*} \begin{bmatrix} U_1' \\ I_1' \end{bmatrix} &= \begin{bmatrix} A_{11} & A_{12} \\ A_{21} & A_{22} \end{bmatrix} \begin{bmatrix} U_2 \\ -I_2 \end{bmatrix} \end{align*} \] 其中\(U_1'\)和\(I_1'\)分别表示网络输入端口的电压和电流，\(U_2\)和\(-I_2\)分别表示网络输出端口的电压和负电流。 **特殊性质：** - **对于互易网络**：\(A_{12} = -A_{21}\) #### 四、S矩阵（散射矩阵） S矩阵是微波工程中最常用的参数之一，用来描述二端口网络的散射特性。它定义了网络输入端口和输出端口之间反射和透射的比率。S矩阵的定义如下： \[ \begin{align*} \begin{bmatrix} b_1 \\ b_2 \end{bmatrix} &= \begin{bmatrix} S_{11} & S_{12} \\ S_{21} & S_{22} \end{bmatrix} \begin{bmatrix} a_1 \\ a_2 \end{bmatrix} \end{align*} \] 其中\(a_i\)和\(b_i\)分别表示入射波和反射波的幅度。 **特殊性质：** - **对于互易网络**：\(S_{12} = S_{21}\) #### 五、T矩阵（传输参数矩阵） T矩阵，也称为传输参数矩阵，用于描述信号在二端口网络内部的传输特性。它可以直观地表示信号从一个端口到另一个端口的传输情况。T矩阵定义如下： \[ \begin{align*} \begin{bmatrix} U_2 \\ I_2 \end{bmatrix} &= \begin{bmatrix} T_{11} & T_{12} \\ T_{21} & T_{22} \end{bmatrix} \begin{bmatrix} U_1 \\ I_1 \end{bmatrix} \end{align*} \] **特殊性质：** - **对于互易网络**：\(T_{11}T_{22} - T_{12}T_{21} = 1\) ### 参数矩阵之间的转换 不同参数矩阵之间可以通过特定的数学变换进行转换，以便于根据实际应用场景选择最适合的参数矩阵进行分析和设计。以下是一些基本的转换公式： - **Z到Y**： \[ \begin{bmatrix} Y_{11} & Y_{12} \\ Y_{21} & Y_{22} \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} Z_{11} & Z_{12} \\ Z_{21} & Z_{22} \end{bmatrix}^{-1} \] - **Y到Z**： \[ \begin{bmatrix} Z_{11} & Z_{12} \\ Z_{21} & Z_{22} \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} Y_{11} & Y_{12} \\ Y_{21} & Y_{22} \end{bmatrix}^{-1} \] - **Z到S**： \[ \begin{bmatrix} S_{11} & S_{12} \\ S_{21} & S_{22} \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} \frac{Z_{11}-Z_0}{Z_{11}+Z_0} & \frac{2Z_{12}}{Z_{11}+Z_{22}+Z_0} \\ \frac{2Z_{21}}{Z_{11}+Z_{22}+Z_0} & \frac{Z_{22}-Z_0}{Z_{22}+Z_0} \end{bmatrix} \] - **S到Z**： \[ \begin{bmatrix} Z_{11} & Z_{12} \\ Z_{21} & Z_{22} \end{bmatrix} = Z_0 \begin{bmatrix} \frac{1+S_{11}}{1-S_{11}} & \frac{2S_{12}}{1-S_{11}S_{22}} \\ \frac{2S_{21}}{1-S_{11}S_{22}} & \frac{1+S_{22}}{1-S_{22}} \end{bmatrix} \] 通过上述定义和转换，可以灵活地在不同参数矩阵间进行切换，从而更好地理解微波网络的工作原理，并为其设计提供理论支持。

重庆大学的微波实验是电磁学领域中的一个重要实践环节，主要涵盖了微波理论与技术的基础应用。通过这些实验，学生可以深入理解微波的基本性质、传播特性以及在通信、雷达和电子设备中的应用。微波实验通常涉及多个关键知识点，包括但不限于： 1. **微波基础理论**：微波是指频率在300MHz（0.3GHz）到300GHz之间的电磁波。它们具有短波长、高频率的特点，因此在天线设计、无线通信、遥感和微波加热等领域有广泛应用。 2. **微波测量技术**：实验中可能会用到诸如网络分析仪、功率计、示波器等仪器，用于测量微波信号的幅度、相位、频率和衰减等参数。学生需要学习如何正确操作这些设备并解读测量结果。 3. **微波器件**：常见的微波实验可能涉及微波滤波器、谐振器、混频器、放大器等器件。理解这些器件的工作原理和性能指标对于设计微波电路至关重要。 4. **微波传输线**：如波导、同轴线、微带线等，它们是微波信号传输的重要载体。学生需要了解各种传输线的特性，包括特性阻抗、衰减和截止频率等。 5. **微波天线**：实验中可能涉及不同类型的天线，如偶极子天线、抛物面天线、微带天线等。学习天线辐射特性、增益和方向图等概念，有助于设计和优化微波通信系统。 6. **微波电路设计**：如微波混频器、频率合成器等，这些电路在现代通信系统中起着核心作用。实验中会教授如何利用微波元器件设计和分析电路。 7. **微波实验技巧**：包括实验安全、设备保养、数据记录和处理等方面，这些都是实验过程中不可或缺的部分。 8. **实验报告撰写**：学生需要学会将实验过程、观察结果和理论分析整理成报告，这有助于培养科学的思维方式和表达能力。 9. **射频与微波工程软件**：如HFSS、ADS等，这些软件在微波电路设计中广泛使用，学生应掌握基本操作和应用。 10. **问题解决与创新**：实验不仅是验证理论的过程，也是发现问题、解决问题和进行创新的机会。通过实验，学生可以锻炼独立思考和团队合作的能力。 通过重庆大学的微波实验，学生将全面系统地掌握微波领域的基本知识，并为未来从事相关工作或研究打下坚实的基础。实验内容的详细性确保了学生能够深入理解微波物理现象，提高实际操作技能，为今后的学术研究或职业生涯做好准备。

### 用ADS进行宽带微波功放的仿真设计 #### 引言 现代通信对抗系统中，宽带微波功率放大器（以下简称“宽带功放”）的应用日益广泛。这类放大器通常要求具备较宽的工作频带（至少一个倍频程以上），以及较高的输出功率（从几十瓦至数百瓦）。然而，国内对于此类宽带功放的设计与研发仍处于初级阶段。相比之下，西方国家在这一领域已拥有较为成熟的技术和产品。例如，OPHIR公司和PST公司均推出了工作在1-2GHz频段、输出功率达100W甚至200W的产品。目前国内市场上的宽带功放大多依赖进口，不仅价格昂贵，且存在供应不稳定的风险。因此，发展自主设计能力显得尤为重要。 #### ADS技术在宽带微波功放设计中的应用 为了克服宽带功放设计中的技术挑战，本文介绍了一种利用高级设计系统（Advanced Design System，简称ADS）进行宽带微波功放模块设计的方法。ADS是一款强大的微波电路仿真软件，能够支持从电路级到系统级的全方位设计和仿真。下面将详细介绍如何使用ADS技术实现宽带功放的设计。 #### 设计步骤 1. **器件选择**：需选择合适的微波单电子晶体管（MESFET）作为放大器的核心元件。由于市场上可用的功放管型号有限，尤其是高性能的定制型号更为稀缺，因此设计师需要根据现有资源进行合理选择。 2. **器件建模**：获取所选MESFET功放管的静态IV特性和小信号s参数，用于建立器件模型。这些参数对于后续的电路优化至关重要。 3. **匹配网络设计**：基于器件模型，利用ADS的优化工具设计输入输出匹配网络。目标是使放大器在整个工作频带上实现最大输出功率和最小端口反射系数。此步骤通常需要多次迭代以达到最佳性能。 4. **非线性仿真**：虽然理想情况下应使用大信号模型进行非线性仿真，但在实际操作中往往只能获得小信号模型。此时，可以采用逐级优化的方法，先确保匹配网络满足基本的性能指标，再通过调整关键参数来改善非线性失真和互调产物。 5. **整体电路仿真与优化**：完成匹配网络的设计后，进行整个电路的仿真。这包括检查增益平坦度、噪声系数等关键性能指标是否满足要求。如果有必要，还需进一步调整匹配网络或器件参数。 6. **实物验证**：最终设计完成后，制作实物原型并进行测试验证。通过对比仿真结果与实际测试数据，评估设计的有效性，并据此进行必要的调整。 #### 结论与展望 本文提出了一种利用ADS技术设计宽带微波功放模块的方法，并通过一个1-2GHz频段、输出功率为10W的功放模块设计实例进行了具体阐述。这种方法不仅有助于提高宽带功放的设计效率，还能有效降低成本。随着国内科研人员对该技术的不断探索与实践，相信未来在宽带微波功放的设计领域将取得更多突破性进展。 ### 关键词 - ADS技术 - MESFET功放管 - 宽带功率放大器

超宽带0.5-6GHZ一分二功分器与多种微波器件参数化设计，使用ADS仿真，阻抗变换细致入微，具体性能指标灵活调整,超宽带0.5-6GHZ一分二功分器，使用ADS仿真设计，全部参数化建模，可以任意修改，10节阻抗变，具体指标如图所示: 还可以做合路器，耦合器，滤波器，功率放大器，低噪声放大器，Doherty功率放大器。 ,核心关键词： 超宽带一分二功分器; ADS仿真设计; 参数化建模; 阻抗变换; 具体指标; 合路器; 耦合器; 滤波器; 功率放大器; 低噪声放大器; Doherty功率放大器。,超宽带参数化功分器与多类射频组件设计应用

射频识别（RFID）技术在无线通信领域中扮演着重要的角色，特别是在UHF频段，它能在几十米的距离内实现数百千比特每秒（kbps）的数据传输速度，这比LF和HF频段的RFID技术具有更远的读取范围和更高的传输速率。UHF RFID阅读器遵循EPC Global C1G2协议，其接收数据速率可高达640 kbps，信号带宽最大不超过1.28 MHz。对于最低40 kbps速率，信号带宽小于250 kHz。因此，设计的信道选择滤波器需要有0.3到1.3 MHz的可调带宽。 信道选择滤波器的主要任务是过滤掉不必要的信号，确保RFID通信的清晰性和稳定性。根据传输掩模规定，相邻信道间的功率差需达到40 dB，这意味着滤波器必须能有效抑制高于本信道40 dB的干扰，同时在两倍频处有超过45 dB的衰减。此外，由于UHF RFID接收机可能面临的多读写器环境和大干扰信号，滤波器必须具备良好的线性度和噪声性能。 文章中采用了运算放大器-RC结构的六阶Chebyshev低通滤波器设计方案。Chebyshev滤波器虽然在通带内的平坦度不及Butterworth滤波器，但其快速的滚降特性有助于实现所需的选择性。滤波器由多个二阶Chebyshev低通滤波节组成，每个二阶滤波节（Biquad）具有特定的传递函数，以实现所需的频率响应。 运算放大器是滤波器设计的关键组件，需要具有至少70 dB的开环增益、大于65 MHz的增益带宽积、65到70 dB的相位裕度以及大于12 V/μs的上升时间。针对输入端的差分信号处理问题，文章提出使用全平衡差动放大器（FBDDA）来构建全差分缓冲器，这解决了单端输入运算放大器的局限性。FBDDA由两级结构组成，包括差分对和共源级，使用PMOS和NMOS管以优化噪声系数和增益。通过调整MOS管的跨导和输出电阻，可以进一步提升运放的性能，并降低噪声。 设计过程中，运算放大器的第一级添加了共模反馈电路，以确保在所有工艺角下都能保持稳定的性能。全差分缓冲器的输出通过负反馈与FBDDA相结合，以实现理想的输入输出关系。通过这样的设计，滤波器能够在满足信道选择性和抑制干扰的同时，确保了良好的线性度和噪声性能。 该设计旨在为UHF RFID阅读器创建一个高效、可靠的信道选择滤波器，以适应复杂无线环境下的高速通信需求。通过六阶Chebyshev滤波器和定制的运算放大器，实现了高性能的信道选择和干扰抑制，确保了RFID系统的稳定性和效率。