S波段镜频抑制混频器小型化的研究

论文摘要

近年来,随着微波器件与技术的迅速发展,在现代雷达和通信等领域对微波混频器的要求也越来越高。为了降低系统噪声系数,提高系统接收灵敏度,超外差式的接收机模型在越来越多的通信系统中被广泛的使用,实现整机低噪声、抗干扰的最后难题就是对镜频干扰的抑制。但是在无线电通信中,由于信号频率较低,这样用微带线制作的镜频抑制混频器的结构尺寸就比较大,不利于集成化,为了减少接收机的体积,对微波镜频抑制混频器进行小型化就显得很有必要。本文首先对微波混频器中常用的巴伦做了简单的介绍。提出两种不同结构的小型化可调谐微带巴伦,它们同时具备了小型化和可调谐性的优点。单层结构和双层结构的可调谐微带巴伦分别在730MHz-1160MHz和620MHz-1020MHz范围内连续可调,巴伦尺寸分别为18.5mm×15.5mm和19.6mm×16.8mm。小型化有效的减小巴伦的尺寸,不仅节约了成本,更重要的是有利于电路集成。可调谐性使得同一个巴伦可以工作在连续不同的频率,增加了巴伦使用的灵活性,使巴伦性能得到很大的改善,具有许多的实际应用价值。接着,对微波混频器的工作原理和性能指标做了详细介绍,并主要对镜频抑制混频器进行了系统的理论分析,分别仿真和设计出了单平衡混频器、射频同相功分器、本振正交耦合器和中频正交耦合器,然后在此基础上成功的设计和实现了一个小型化的微波镜频抑制混频器。该混频器的尺寸为30.7mm×40.1mm,与未经小型化的微波镜频抑制混频器相比面积减少了77%,输入射频信号频率在2.85GHz-2.95GHz时,变频损耗小于7dB,镜频抑制度在20dB以上；接着对混频器的测试结果与仿真结果进行了比较和分析,二者结果基本上吻合,表明了本文设计方法的可行性和有效性。本文最后,对无源器件的制作工艺流程以及测试系统做了简要介绍,并对微波混频器主要性能参数以及可调谐微带巴伦的测试方法做了详细说明。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 国内外发展动态
• 1.3 本文的研究内容和主要贡献
• 参考文献
• 第二章 微波混频器理论基础
• 2.1 微波混频器工作原理
• 2.2 微波混频器的主要性能参数
• 2.2.1 变频损耗
• 2.2.2 噪声系数
• 2.2.3 动态范围
• 2.2.4 隔离度
• 2.2.5 镜频抑制度
• 2.3 微波混频器的分类
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 小型化可调谐微带巴伦的研究与设计
• 3.1 引言
• 3.2 巴伦的基本原理及分类
• 3.2.1 巴伦的基本原理
• 3.2.2 巴伦的分类
• 3.3 小型化可调谐微带巴伦的分析与设计
• 3.3.1 单层结构小型化可调谐微带巴伦
• 3.3.2 双层结构小型化可调谐微带巴伦
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 S波段镜频抑制混频器小型化的研究与设计
• 4.1 镜频抑制混频器的理论分析
• 4.1.1 滤波器式的镜频抑制混频器
• 4.1.2 相位平衡式镜频抑制混频器
• 4.2 镜频抑制混频器电路的设计
• 4.2.1 技术指标
• 4.2.2 设计方案简介
• 4.2.3 本振端口正交耦合器的设计
• 4.2.4 射频端口同相功分器的设计
• 4.2.5 单平衡混频器的设计
• 4.2.6 中频正交耦合器的设计
• 4.2.7 镜频抑制混频器的仿真与测试结果
• 4.3 本章小结
• 参考文献
• 第五章 器件的制作工艺及测试系统
• 5.1 无源器件的制作工艺流程
• 5.2 混频器的测量
• 5.2.1 测试设备
• 5.2.2 测试原理
• 5.3 可调谐微带巴伦的测量
• 参考文献
• 第六章 结束语
• 攻读硕士期间发表论文及参与研究项目
• 致谢
• 个人简历