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毫米波倍频器研究

许小卫  
【摘要】: 目前,毫米波、亚毫米波正引起人们越来越多的兴趣,它们在电子学方面的应用极其广泛,包括通信,雷达,和光谱观测等。在所有的毫米波、亚毫米波系统中,毫米波、亚毫米波源占有重要的地位。为了产生高效率,大输出功率,宽带宽,低噪声,可调谐和紧凑的毫米波和亚毫米波源,倍频方式是一个非常有效的途径。在过去的十年里,已经报道了相当多的毫米波、亚毫米波倍频器。 本文系统地介绍了毫米波和亚毫米波倍频器的发展概况和今后的发展趋势、实现倍频器的各种结构以及利用它们实现倍频的优缺点。详细介绍了谐波平衡理论,反向并联的二极管对平衡式倍频原理,和非线性传输线倍频原理。在这些理论的基础上,设计了360GHz平衡式三倍频器,两种结构的360GHz单管三倍频器和非线性传输线八毫米三倍频器。 目前国内对亚毫米波倍频源的研究还很少见,本文采用了3种方式设计了360GHz三倍频器,而且详细设计了倍频器的组成模块,包括波导/微带过渡、低通滤波器、匹配电路、带通滤波器和微带/波导过渡。从仿真结果来看,平衡式倍频器和单管倍频器各有优劣,平衡式倍频器有较好的谐波抑制,而单管则有较高的倍频效率,所以应根据需要综合考虑,选择设计方法。 本文利用高阻抗微带线加载11个变容二极管实现了非线性传输线八毫米三倍频器,该倍频器的缺点就是管子太多,不利于小型化。但相信其高效率,宽带宽特性足以弥补这一不足。


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