Ka波段集成T/R组件研究

论文摘要

随着毫米波技术、集成电路技术和机械加工工艺日趋成熟,各种微波器件的实现越来越要求微型化、高度集成化、加工精密化。微波毫米波电路的大致发展趋势为波导电路→混合微波集成电路（HMIC）→微波多芯片组件（MMCM）→单片集成电路（MMIC）。目前,片上系统是MMIC国内外研究的热点,也取得了一定的进展,但是在毫米波频段上实现产品化还有一定距离。然而,单个器件的MMIC产品技术已经成熟,性价比相对较高,因此,为了增加产品可靠性,缩短研制周期,提高性价比,对毫米波收发组件的研究将重点放在国内外MMIC芯片的选择,合理的方案设计及新型、高性能指标的无源电路研究如矩形波导—微带线转换电路、滤波器等。对于收发组件中的接收通道而言,噪声系数直接决定了组件接收的灵敏度,因此对宽频带、低损耗的微带—波导过渡转换电路的研究在微波毫米波技术这一大方向研究中具有非常重要的地位。本文第一章介绍了毫米波频段的特点,毫米波T/R组件国内外研究的发展动态,以及本课题的技术指标要求、方案选择及主要研究内容。第二章阐述了矩形波导-微带过渡设计的理论基础,以及新型矩形波导-微带过渡转换器的提出。第三章对本文中使用较多的高频电磁仿真软件CST作了一个简单介绍。第四章重点研究并设计了基于磁耦合原理的新型矩形波导-微带过渡转换电路,并对此电路进行了实际测试和改进。第五章详细介绍Ka波段收发组件的总体设计方案,技术指标估算;完成其中相关无源电路的设计,包括:滤波器和功分器的设计;详细阐述了相关有源器件（包括放大器,混频器,开关等）的工作原理及所选相关器件的技术资料。第六章介绍了Ka波段收发组件的装配、调试与测试工作。测试结果表明本课题研制的新型矩形波导-微带过渡电路和Ka波段收发组件满足设计指标要求,并且具有一定的工程实用价值。

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 国内外发展现状
• 1.2.1 微波集成电路发展现状
• 1.2.2 Ka 波段T/R 组件的发展现状
• 1.2.3 微带-波导转换电路发展现状
• 1.3 本课题的研究目标、内容及总体设计思路
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 研究内容及设计思路
• 第二章 矩形波导-微带过渡设计的理论基础
• 2.1 矩形波导基本理论
• 2.1.1 矩形波导的导模
• 2.1.2 波导的激励
• 2.2 微带传输线的基本理论
• 2.3 波导开口方向与波导-微带转换电路方式的选择
• 2.4 典型的矩形波导-微带探针过渡理论基础
• 2.5 新型矩形波导-微带过渡转换器的提出
• 第三章 CST 软件的介绍
• 3.1 CST 微波工作室的主要功能
• 3.2 CST 微波工作室的主要特点
• 3.3 CST 软件启动
• 3.4 CST 软件用户页面
• 第四章 新型矩形波导-微带过渡的研制
• 4.1 新型矩形波导-微带过渡结构的理论分析
• 4.2 新型矩形波导-微带过渡结构模型设计
• 4.3 新型矩形波导-微带过渡结构的仿真
• 4.3.1 单个过渡电路的仿真和设计
• 4.3.1.1 单个矩形波导-微带过渡电路的参数仿真与分析
• 4.3.1.2 单个矩形波导-微带过渡电路的参数扫描与分析
• 4.3.1.3 单个矩形波导-微带过渡电路模型的修改
• 4.3.1.4 单个矩形波导-微带过渡电路的最终模型参数、结构及仿真结果
• 4.3.2 背靠背过渡电路仿真结果
• 4.4 新型矩形波导-微带过渡转换电路的制作
• 4.5 背靠背矩形波导-微带过渡转换电路的测试
• 第五章 Ka 波段 T/R 组件设计
• 5.1 Ka 波段 T/R 组件方案设计
• 5.1.1 技术指标及接口要求
• 5.1.2 Ka 波段T/R 组件设计方案
• 5.1.3 Ka 波段T/R 组件技术指标分配及估算
• 5.2 Ka 波段T/R 组件中无源电路的设计
• 5.2.1 滤波器的设计
• 5.2.2 功分器的设计
• 5.3 Ka 波段T/R 组件有源器件选择
• 5.3.1 有源器件基本理论及技术指标简介
• 5.3.2 放大器件的选择
• 5.3.3 混频器的选择
• 5.3.4 单刀单掷开关的选择
• 5.4 Ka 波段T/R 组件最终方案和指标计算
• 5.5 Ka 波段T/R 组件设计方案的说明
• 第六章 Ka 波段T/R 组件的实现与测试
• 6.1 稳压电路设计
• 6.2 Ka 波段收发组件的装配
• 6.3 Ka 波段收发组件的测试
• 6.3.1 接收通道技术指标测试
• 6.3.2 发射通道技术指标测试
• 第七章 结论
• 致谢
• 参考文献