Ka波段四次谐波混频器的研究

论文摘要

基于反向并联二极管对（APDP）的四次谐波混频器（EHM）使本振频率降低至射频的四分之一,从而可以采用微波本振源代替毫米波本振源,简化了本振电路,降低了接收机电路的复杂程度和成本。所以这种形式的混频器大量的使用在毫米波外差式接收机中。本文首先对谐波混频器的理论作了一般性的介绍,并首次利用二极管的开关模型针对简化的四次谐波混频器作了较为详尽的大信号理论分析,得出了其变频损耗最小值略大于8.6dB、输出功率1-dB压缩点的最大值略小于-10dBm的结论,对实际工程设计有着一定的指导作用。本文详细介绍了Ka波段四次谐波上混频器的单路以及双路合成结构的设计和研制过程,介绍了本振谐波回收的设计思想。四次谐波混频器使用的核心器件是M/A-COM公司的型号为MA4E2039的梁式引线肖特基势垒反向并联二极管对,设计过程中使用了电路仿真软件ADS与三维电磁场仿真软件HFSS等计算机辅助设计工具,设计出了微带带通滤波器、低通滤波器以及管座电路和各匹配电路等混频网络,并对混频器整体进行了优化仿真,给出了仿真结果和测量结果。实测结果表明,在本振为8.5GHz,功率10dBm,中频频率为DC～2GHz,射频频率为34GHz36GHz时,单路与双路上混频变频损耗分别小于11.8dB和12.9dB。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外动态
• 1.3 本论文的主要工作
• 第二章 混频器的一般性理论
• 2.1 混频器的分类
• 2.2 混频器的主要特征指标
• 2.2.1 变频损耗
• 2.2.2 噪声系数
• 2.2.3 动态范围
• 2.2.4 交调系数和三阶交截点
• 2.2.5 端口隔离度
• 2.2.6 镜频抑制度
• 2.2.7 端口驻波比
• 2.3 混频二极管特性分析
• 2.4 基于反向并联二极管对的谐波混频原理
• 2.5 混频器的分析方法
• 2.5.1 谐波平衡分析法
• 2.5.2 大信号-小信号分析法
• 2.5.3 广义谐波平衡分析法
• 第三章 基于二极管开关模型的四次谐波混频器大信号理论分析
• 3.1 单音激励分析
• 3.2 双音激励分析
• 第四章 Ka 波段四次谐波混频器仿真设计
• 4.1 Ka 波段四次谐波混频器的电路结构和设计流程
• 4.2 介质基片的选取
• 4.3 反向并联二极管对的选取与建模
• 4.4 回收网络-管座电路的设计
• 4.5 匹配网络的设计
• 4.6 微波滤波器的设计
• 4.6.1 中频滤波器的设计优化
• 4.6.2 射频滤波器的设计优化
• 4.7 电路的整体仿真与优化
• 4.8 本振谐波回收的讨论与设计
• 4.9 双路合成四次谐波混频器的研究与设计
• 第五章 四次谐波混频器的加工与测试
• 5.1 混频器的实物加工
• 5.2 混频器的测试系统
• 5.3 四次谐波混频器的实验研究
• 5.3.1 单路混频器测设结果
• 5.3.2 双路合成混频器测设结果
• 5.4 结果分析与讨论
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果