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110GHz三倍频器研究

向鸿宇  
【摘要】:随着现代科技的进步,毫米波在民用军用方面都得到了广泛的应用,而毫米波倍频器做为获得毫米波源的一种重要方式也被研究得越来越多。 本文首先介绍了毫米波的特点及毫米波倍频器的倍频机理和发展动态,并在此基础上研制了两种结构的基于GaAs肖特基变容二极管的110GHz三倍频器:单管三倍频器及双管反相并联三倍频器。为了给三倍频器提供激励源,研制了Ka频段功率放大器,在整个Ka频段增益达21dB以上,饱和输出功率在23dBm左右,输出功率上下波动不超过0.5dB。在三倍频器研究过程中,采用电路仿真软件ADS及场仿真软件HFSS相结合的方式对各部分电路进行了优化分析。研制的单管三倍频器,实现了在109~116GHz频段内,输出功率在1mW以上,最大输出功率在113.5GHz达到5.5mW,对应倍频效率2.7%;研制的双管反相并联三倍频器,在109~111GHz频段内,输出功率达到了1mW以上,最大输出功率在109.8GHz处为2.25mW,跟要求的中心频率基本吻合。 本文设计的倍频器结构可以推广到更高的太赫兹频段,对毫米波及太赫兹倍频器设计具有重要意义及推动作用。


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