140GHz毫米波接收机

论文摘要

接收机是微波通信、射电天文学、雷达、等离子物理、遥控、遥感、电子对抗以及许多微波测量系统中至关重要的部件。在现代通信系统中,毫米波频段通常采用超外差接收机,混频器作为第一级就成为关键部件。由于在毫米波频段,同频段高性能的本振源成本高,技术难度大,采用次谐波混频技术是解决此问题的有效途径,只需射频频率1/2、1/4甚至1/8的本振频率即可实现混频。本文对各种混频器的工作原理作了简单介绍,并进行了比较;重点介绍了采用反向并联二极管对（Anti-Parallel-Diode-Pair）结构的次谐波混频器的工作原理,同时采用谐波平衡分析法对其进行了详细的理论分析。本文提出了140GHz毫米波接收机的设计方案,实现了70GHz倍频组件、D波段放大倍频组件以及140GHz次谐波混频器的研制工作。其中,D波段放大倍频组件和140GHz次谐波混频器均采用悬置共面波导（Suspended Coplanar Waveguides）传输线,利用反向并联二极管对实现。论文的仿真设计工作是在Ansoft HFSS和Agilent ADS平台下完成的。实测表明:对于70GHz倍频组件,在输入频率为8.75GHz时,输出频率为70GHz,输出功率为9.6dBm;对于D波段放大倍频组件,输出频率为120GHz～144GHz,最大输出功率为1.64mW;对于140GHz次谐波混频器,在本振为70GHz,测试射频带宽为135GHz～144GHz时,变频损耗最优处为13.7dB。最后对实验结果进行分析并提出了改进措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外发展动态
• 1.3 论文工作与章节安排
• 第二章 毫米波平面传输线及其过渡
• 2.1 平面集成传输线概述
• 2.2 微带的传输特性理论分析
• 2.3 波导－微带探针过渡
• 2.4 共面波导
• 2.4.1 共形映射法求解悬置共面波导的特性阻抗
• 2.4.2 共面波导阶梯不连续性
• 2.4.3 共面波导－微带过渡
• 第三章 毫米波混频器、倍频器的基本理论
• 3.1 混频器的基本理论
• 3.1.1 混频器的分类
• 3.1.2 肖特基势垒二极管特性
• 3.1.3 混频器的主要技术指标
• 3.1.4 次谐波混频器的理论分析
• 3.2 倍频器基本理论
• 3.3 大小信号法
• 第四章 140GHz 毫米波接收机的研制
• 4.1 70GHz 倍频组件的研制
• 4.1.1 CHX2092a 四倍频MMIC 简介
• 4.1.2 CHU2277 二倍频MMIC 简介
• 4.1.3 波导－微带探针过渡结构的仿真
• 4.2 D 波段放大倍频组件的研制
• 4.2.1 AMMC5040 放大MMIC 简介
• 4.2.2 GaAs 肖特基势垒二极管对 DBES105a 简介
• 4.2.3 倍频二极管的选取考虑及建模分析
• 4.2.4 微带－悬置共面波导过渡结构的仿真优化
• 4.2.5 波导－共面线探针过渡结构的仿真优化
• 4.2.6 D 波段放大倍频组件电路整体仿真
• 4.3 140GHz 次谐波混频器的研制
• 4.3.1 混频二极管的选取考虑及建模分析
• 4.3.2 本振和中频低通滤波器的仿真设计
• 4.3.3 本振中频双工的仿真设计
• 4.3.4 140GHz 次谐波混频器的电路整体仿真
• 第五章 实物测试及结果分析
• 5.1 70GHz 倍频组件的测试
• 5.2 D 波段放大倍频组件的测试
• 5.3 140GHz 次谐波混频器的测试
• 5.4 测试结果分析及讨论
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的成果