W频段六倍频器研究

论文摘要

本文介绍了毫米波的特点,根据构成毫米波倍频器的不同器件,介绍了不同毫米波倍频器的实现方法,综述了毫米波倍频器这一领域的研究水平及其发展动态,重点研究W频段全波导带宽倍频器的设计方法,从而将Ku波段信号扩展到W波段。根据目前的研究水平,采用肖特基势垒二极管作倍频元件没有带宽的限制,这是设计全波导带宽倍频器最有前景的一种方法。通过对各种倍频方案进行比较,最终确定了采用平衡式电路结构。为了降低电路的复杂性并减小体积,本文采取先用AMMC-5040单片做二倍频,然后经Ka频段的λg0/2开路短截线与λg0/4连接线带通滤波器滤除二倍频后的干扰基波与三次谐波,再由前置功率放大器驱动反向并联二极管对构成的W频段三倍频器的级联形式来实现。仿真结果表明,Ka频段带通滤波器通带内插入损耗小于0.7dB,下边阻带（12.5-18.3GHz）内衰减大于20dB,上边阻带（40-50GHz）内衰减大于10dB,基本满足设计要求。二极管对三倍频器的仿真结果表明,在输入信号功率为20dBm时,在全波导带宽内三次谐波输出功率大于3.5dBm,变频损耗小于16.5dB。整个六倍频器输入端采用SMA接头,输出端采用减高波导直线渐变到标准3mm波导的方式。最终设计出的倍频器测试结果表明,当输入信号功率为7dBm时,在全波导带宽内输出信号功率大于-10dBm,在中心频率处最大可以达到-0.05dBm,全波导带宽内谐波抑制大于7dBc,中心频率处大于25dBc。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 毫米波的特点及应用
• 1.2 毫米波信号源的获取
• 1.3 倍频器的发展概况
• 1.4 课题任务及论文结构安排
• 第二章 倍频器基础
• 2.1 倍频器原理
• 2.2 非线性微波毫米波电路的分析方法
• 2.3 微波毫米波倍频器设计要点及规则
• 2.3.1 减小倍频器的相位噪声
• 2.3.2 合理设计输出频带宽度
• 2.3.3 设计性能优良的滤波器
• 2.3.4 进行精确细致地调试
• 2.4 GaAs肖特基势垒二极管器件特性及电路模型
• 2.5 非线性器件谐波的产生
• 2.6 微波、毫米波电路元件的直接连接
• 2.6.1 反向并联连接情况
• 2.6.2 反向串联连接情况
• 第三章 W频段六倍频器电路设计
• 3.1 倍频器整体设计方案的确定
• 3.2 二倍频器和前置功放的设计
• 3.2.1 AMMC-5040二倍频器
• 3.2.2 前置放大器设计
• 3.2.3 AMMC-5040偏置电路设计
• 3.3 带通滤波器的设计
• 3.3.1 微波滤波器基础
• 3.3.2 几种微波带通滤波器的比较
• 3.3.3 Ka频段带通滤波器的具体设计过程
• 3.4 W频段二极管对三倍频器的设计
• 3.4.1 平衡式倍频原理
• 3.4.2 二极管对三倍频器的电路结构
• 3.4.3 匹配电路设计
• 3.4.4 加工与安装
• 第四章 W频段六倍频器的测试结果及分析
• 4.1 倍频器输出信号功率测试结果
• 4.2 倍频器输出信号频谱测试结果
• 4.3 测试结果分析
• 第五章 结论
• 5.1 本文的贡献
• 5.2 不足与改进措施
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间的研究成果