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W波段宽带混频器

杨艳  
【摘要】: 本文采用鳍线—共面波导结构,实现了W波段宽带单平衡混频器的研制工作。理论部分,首先通过分析鳍线近似设计公式得到鳍线波导波长、特性阻抗与鳍线缝宽的关系表达式;接着对矩形波导到单面对称、单面不对称鳍线过渡进行分析。共面波导部分,采用共形映射方法求解悬置共面波导(SCPW)的特性参量,并采用集总T型等效电路分析CPW阶梯不连续性。鳍线到SCPW的过渡采用基于模式匹配的全波分析法分析有限金属层厚度下的过渡特性,得到适用于工程设计的一些有用结论。 论文整体的仿真设计工作是在CST、HFSS以及ADS平台下完成的。电路结构中采用了三种以上的毫米波集成传输线——鳍线、共面波导、微带等。混频器非线性工作的关键部件采用两只GaAs梁式引线单管。本文首先运用Agilent ADS软件建立了射频、本振回路的二极管等效模型,并对其输入输出阻抗进行分析,进而得到电路匹配设计的初值。接着采用三维场仿真软件CST与HFSS相结合分析S参数及电场分布的方法,分别对三毫米频段单面对称鳍线、单面不对称鳍线,微带低通滤波器,以及整体模型进行优化设计。 论文最后对研制出的三毫米宽带混频性能进行了测试,本振频率为92.5GHz,功率大于10mW,中频由K接头输出。对于本振鳍线背面安置混频结构,最终的测试结果为:射频从75GHz—103GHz的27GHz带宽范围内,变频损耗小于11.5dB,其中最好结果出现在频率低端75GHz,变频损耗值为7.54dB,本振到射频隔离度为22.2dB。另外一种采用本振鳍线正面安置混频结构,最终的测试结果为:射频从75GHz—104GHz的28GHz带宽范围内,变频损耗小于12.8dB,其中最好结果出现在81GHz,变频损耗值为8.47dB,本振射频隔离度24.9dB。


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