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三毫米波三倍频器研究

蒲朝斌  
【摘要】: 随着现代通信和雷达技术的发展,先进电子系统对毫米波频率源的要求越来越高。简单的毫米波固态源的频率稳定度和相位噪声较差,难以满足要求。利用倍频技术,不仅降低了电子设备的振荡频率。提高了设备的稳定性和可靠性,而且能够将可用频段扩展到毫米波、亚毫米波领域。三毫米频段是重要的毫米波“窗口”频率之一,因此有必要研究三毫米频段倍频源,本文将对此展开研究。 本文采用微带线作为毫米波集成电路的传输线。倍频器关键部件采用GaAs肖特基势垒二极管管对,其反向并联结构能有效地抑制偶次谐波分量,实现奇次倍频,达到简化电路的目的。本文运用AgilentADS软件建立了管对的SPICE大信号模型,并用谐波平衡仿真器对其输入输出阻抗进行了分析,进而综合出匹配电路的初值。为了更加准确有效地实现该毫米波倍频电路,本文采用了电路仿真软件ADS和三维场仿真软件HFSS以及CST相结合的方式,对八毫米频段和三毫米频段对极鳍线过渡、微带低通滤波器、匹配电路以及整个倍频电路的性能进行了优化和联合仿真。对于毫米波系统,腔体结构尺寸的选择也是至关重要的,合理选择腔体结构尺寸能够有效避免因腔体谐振或高次模的影响带来的毫米波能量的损耗,本文对此也作了具体的论述。 最后本文研制出了三毫米波三倍频器并对其性能进行了测试,实现了输出频率87GHz~108GHz范围内,输出功率在-6.0dBm~-2.7dBm之间。测得倍频器的变频损耗约为21.5dB~25dB。本文还对三毫米波三倍频器的相噪恶化指标、输入驻波和谐波抑制特性进行了测试。


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