四次谐波镜像抑制混频器单片设计

论文摘要

单片微波集成电路简称MMIC,是一种把有源和无源元器件制作在同一块半导体基片上的微波电路。它具有体积小,重量轻,可靠性高,稳定性好等优点。混频器广泛运用于通信、雷达等领域,是接收系统中的核心部件。本文基于UMS公司0.15um GaAs工艺设计了一款毫米波四次谐波镜像抑制混频器。高性能毫米波本振源的设计比较困难,运用谐波混频技术可将本振频率降为基波频率的1/2、1/4,进而回避了毫米波本振源的设计难题;镜像抑制技术在抗干扰中显得尤为重要,因此将谐波混频技术与镜像抑制技术结合起来设计混频器具有重要意义。首先选用二极管进行电路的设计与仿真,然而仿真结果不够理想;紧接着应用PHEMT(赝配高电子迁移率场效应晶体管)设计了一款阻性四次谐波镜像抑制混频器,其中的核心部件为双巴伦和兰格电桥,两者的幅度不平衡度和相位不平衡度对镜像抑制度起着决定性的作用,最终整体电路的仿真结果均达到设计指标要求(射频为35~37GHz时,镜频抑制>20dB,变频损耗<20dB;射频、本振隔离度>30dB)。测试结果表明,混频器在射频输入35~39GHz,中频输出0~2GHz时的变频损耗小于20dB,镜像抑制度大于17.5dB。射频与本振的隔离度大于38dB。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外动态
• 1.3 课题简介
• 第二章 单片微波集成电路技术简介
• 2.1 发展简介
• 2.2 MMIC 技术特点和应用
• 2.2.1 MMIC与HMIC的比较
• 2.2.2 成本与性能
• 2.2.3 尺寸与可靠性
• 2.2.4 应用
• 2.3 无源器件与晶体管简介
• 2.3.1 无源器件
• 2.3.2 MESFET技术
• 2.3.3 HEMT 技术
• 2.4 MMIC设计流程
• 2.5 MMIC工艺流程
• 第三章 混频器的基本理论
• 3.1 混频器的技术指标
• 3.2 谐波混频器的原理及特点
• 3.2.1 基本原理
• 3.2.2 谐波混频器的特点
• 3.3 镜像抑制混频器的原理
• 3.3.1 滤波器式镜频抑制混频器
• 3.3.2 相位平衡式镜频抑制混频器
• 第四章 四次谐波镜像抑制混频器的设计与仿真
• 4.1 基于反向并联二极管对的四次谐波镜像抑制混频器设计
• 4.1.1 四次谐波混频器的设计
• 4.1.2 微带长度的缩减方法
• 4.1.2.1 开路微带线的等效
• 4.1.2.2 短路微带线的等效
• 4.1.3 电路的设计与仿真
• 4.1.3.1 兰格电桥的设计
• 4.1.3.2 原理图仿真
• 4.1.3.3 版图的协同仿真
• 4.2 基于PHEMT 的四次谐波镜像抑制混频器设计
• 4.2.1 设计原理
• 4.2.2 器件的选取
• 4.2.3 双巴伦的设计
• 4.2.4 整体电路仿真
• 第五章 测试与分析
• 5.1 变频损耗与镜像抑制度的测试
• 5.2 隔离度的测试
• 5.3 测试结果分析与讨论
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 读研期间学术成果