基于六端口技术的直接变频接收前端

论文摘要

六端口技术最初是用于微波测量中自动网络分析仪的设计。从上世纪90年代末,六端口技术在无线通信接收机方面受到了广泛的重视。基于六端口技术的直接变频接收机被证明是一种适用于可重构、重复编程、多频带、多标准的很有前途的接收机结构。本文的主要目的是分析研究六端口接收机的工作原理、校准原理及其变频过程,设计了Ka频段的基于六端口技术的直接变频接收前端。本文首先介绍了采用加性混频过程的六端口接收机理论,并且研究了六端口接收机的校准方法,校准过程将有助于提高六端口接收机的性能。我们还分析了六端口接收机中变频及解调过程的频谱特性。本文给出了一个六端口接收前端MIC电路的详细设计过程。在该接收前端中,六端口结电路由一个Wilkinson功分器和三个分支线耦合器构成,采用介电常数εr= 9.9、厚度H=0.254mm的陶瓷基片衬底,测试结果表明其在26GHz到30GHz适合应用于六端口接收机;四个检波电路则是采用MSS20,141B10D零偏低势垒检波二极管,制作在一个介电常数εr= 2.2、厚度H=0.254mm的RT5880软基片上。我们还采用OMMIC公司提供的0.18μm GaAs PHEMTs工艺ED02AH设计了一个Ka频段基于六端口技术的直接变频接收前端的MMIC芯片。该接收前端芯片采用的六端口结电路由一个Wilkinson功分器和三个Lange耦合器构成,仿真结果表明该六端口结电路在整个Ka频段都适合于六端口接收前端的应用;采用ED02AH提供的GM肖特基二极管设计了平方率检波电路,最后整个六端口接收前端芯片面积为2.5×3.5 mm 2。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 软件无线电接收机简介
• 1.3 六端口技术概述
• 1.4 国内外研究现状
• 1.5 本文的主要工作及结构安排
• 第二章 六端口接收机的理论基础
• 2.1 二极管检波电路理论
• 2.1.1 Schottky 二极管的电路模型
• 2.1.2 平方率检波器在六端口接收机中的应用
• 2.2 六端口接收机原理
• 2.2.1 加性混频理论
• 2.2.2 多端口接收机理论
• 2.2.3 六端口接收机理论
• 2.2.4 六端口接收机的IQ 信号解调过程及校准方法研究
• 2.3 六端口接收机中的频率变换研究
• 2.3.1 复频变换和实频变换
• 2.3.2 加性混频的频率变换
• 第三章 六端口接收前端MIC 的设计
• 3.1 六端口结电路的不同结构
• 3.2 28GHz 六端口结电路的分析与设计
• 3.2.1 wilkinson 功分器的设计
• 3.2.2 分支线耦合器的设计
• 3.2.3 28GHz 六端口结电路的仿真结果
• 3.2.4 28GHz 六端口结电路的测试结果
• 3.3 检波电路的设计
• 3.3.1 检波管的选择
• 3.3.2 检波电路的设计
• 3.4 六端口接收前端的测试结果
• 第四章 Ka 频段六端口接收前端 MMIC 的设计
• 4.1 工艺简介及电路设计流程
• 4.1.1 多项目晶圆（Multi-Project Wafer）
• 4.1.2 GaAs HEMT/PHEMT 工艺
• 4.1.3 微波/毫米波单片集成电路设计方法
• 4.2 Ka 频段基于六端口技术的直接变频接收前端 MMIC 的设计
• 4.2.1 六端口结电路MMIC 的设计
• 4.2.2 检波电路 MMIC 的设计
• 4.2.3 六端口接收前端MMIC 的版图设计
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本论文的主要工作
• 5.2 下一步工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间的研究成果