毫米波四倍频器研究

论文摘要

固态微波毫米波倍频器是现代电子系统中的关键部件,无论在射频系统还是在微波、毫米波系统中,它们的性能好坏直接影响到电子系统的整体性能。本文主要研究课题Q波段全频段四倍频器和U波段点频四倍频器。在研制Q波段四倍频器时,首先根据指标要求,制定出微波二倍频（单片）-滤波-放大-毫米波二倍频（平衡结构）-放大-再放大的基本方案。其次利用平衡结构和肖特基势垒二极管对输出频率为33～50GHz的无源毫米波二倍频器进行了多种结构的尝试。在该过程中,我们首先分析了各种平衡结构,为该二倍频器的研制提供了理论基础。然后利用HFSS和CST等仿真软件对倍频器的电路模型进行了仿真和分析,这样就避免了手工调试的盲目性,大大节约了研制、调试的时间和成本。在本论文第二章中,我们主要研究鳍线结构的微带-波导过渡,并利用平衡电路形式和波导-微带过渡转换来设计该无源二倍频器,为课题Q波段四倍频器的研制打下基础。在第三章中介绍四倍频器整体电路的设计、加工与测试,其中微带宽带带通滤波器的设计是个难点。接下来介绍U波段点频四倍频器的制作,其中包括功分器与窄带带通滤波器的仿真、单片的选择、偏置电路的设计及整体电路的实现与测试。此次设计的U波段双通道四倍频器是教研室项目U波段收发系统中的一个部件,其整体设计方案为:输入-有源二倍频器-滤波器-功分器-有源二倍频器-滤波器-放大器-两路输出。我们对其进行了测试,结果表明它能够很好地为U波段收发系统提供本振。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 毫米波概述
• 1.2 倍频器概述
• 1.3 倍频器理论基础
• 1.4 国内外微波毫米波倍频器发展概况
• 1.5 课题任务及论文结构安排
• 1.5.1 课题任务
• 1.5.2 针对课题所指定的方案
• 1.5.3 论文结构安排
• 第二章 宽带二倍频器
• 2.1 微带-波导过渡
• 2.1.1 概述
• 2.1.2 同轴探针型过渡
• 2.1.3 对脊鳍线过渡
• 2.1.3.1 理论分析
• 2.1.3.2 典型结构
• 2.1.3.3 阻抗特性分析
• 2.1.3.4 Q 波段对脊鳍线过渡的设计
• 2.1.4 单面鳍线
• 2.2 肖特基势垒二极管
• 2.2.1 概述
• 2.2.2 肖特基势垒二极管的伏安特性与主要参数
• 2.3 非线性器件的谐波特性
• 2.4 二极管反向并联对
• 2.5 宽带二倍频电路的设计
• 2.5.1 波导－微带过渡的设计
• 2.5.2 平衡二倍频器实际制作
• 第三章 Q 波段四倍频器
• 3.1 单片的选择
• 3.2 电路方案的确定
• 3.3 宽带带通滤波器的设计
• 3.4 Q 波段毫米波四倍频器的实现
• 3.4.1 四倍频器整体电路与腔体的设计
• 3.4.2 偏置电路与电源的设计
• 3.4.3 四倍频的测试
• 3.5 总结
• 第四章 U 波段双通道四倍频器的设计
• 4.1 指标分析及方案确定
• 4.2 有源器件的选择
• 4.3 无源器件的设计
• 4.3.1 功分器设计
• 4.3.1.1 功分器基本理论分析
• 4.3.1.2 功分器的仿真
• 4.3.2 带通滤波器设计
• 4.3.2.1 第一级带通滤波器设计
• 4.3.2.2 第二级带通滤波器设计
• 4.3.3 微带－波导过渡的设计
• 4.4 U 波段四倍频器制作及测试
• 4.4.1 U 波段四倍频器的制作
• 4.4.2 U 波段四倍频器的测试
• 4.5 本章小结
• 第五章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果