三毫米波镜像抑制谐波混频器的研究

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1、摘要毫米波是--I']集微波、光学两门学科知识的综合性分支学科。毫米波混频器是毫米波通信、雷达、电子对抗、测量等系统中的关键部件。而镜像抑制混频器能够在宽带、低中频的情况下实现良好的镜像抑制。高性能的毫米波本振源成本高、技术难度大，采用谐波混频技术可将本振频率降为基波频率的1／2、1／4甚至1／8，从而克服了直接采用毫米波本振源带来的困难，降低了射频接收机的技术难度和系统成本。在国内还基本没有三毫米波镜像抑制谐波混频器报导的情况下，本文结合国内的工艺条件，采用微带混合集成电路技术对镜像抑制谐波混频器进行了探索性和创新性的研究。本

2、文首先对镜像抑制混频器和谐波混频器的技术指标和工作原理做了系统介绍。其次根据理论分析和应用项目的实际需要，对三毫米波谐波混频器进行了深入研究，分别研制了二次和四次谐波混频器，然后在此基础上设计了三毫米波镜像抑制四次谐波混频器。镜像抑制混频器由两个单元谐波混频器、射频同相功分器、本振正交功分器、中频正交耦合器构成。设计中充分利用Agilent公司的电路仿真软件ADS(AdvancedDesignSystem)和Ansoft公司的电磁仿真软件HFSS进行辅助仿真和优化，分别设计出了微带带通滤波器、低通滤波器、管座电路、匹配电路以及功

3、分器等子电路，最后利用谐波平衡法对电路进行了整体优化仿真，给出了仿真结果和测试结果。实测表明，在93．97GHz频率范围内，中频固定在70MHz时，二次谐波混频器变频损耗为11．7．14．8dB；四次谐波混频器变频损耗为14．2．16dB；镜像抑制谐波混频器变频损耗最优值为16．4dB，3dB带宽为4GHz，镜像抑制度大于18dB。为便于测试，本文还研制了三毫米波波导一微带探针过渡。二次和四次谐波混频器均达到了指标要求，且二次谐波混频器的变频损耗甚至达到了国内基波混频器的水平。论文最后对测试结果进行了分析并提出了下一步的改进建议

4、。作为接收系统的重要部件，混频器对提高整个系统的性能有重要的作用，所以本课题无论是在军事还是民用领域都有重要的实践意义。关键词：三毫米波，谐波混频器，镜像抑制谐波混频器，变频损耗IABSTRA(了rABSTRACTMiUimeter-wave(MMW)isallimportantcross—subjectofmicrowaveandoptics．Mixersalethekeycomponentsofmillimeter-wavesystems．Havingthepropertyofgoodimagerejectioninbroa

5、dbandandlowintermediatefrequency(IF)cases，theimagerejectionmixers(IRM)havebeenwidelyusedinvariousMMWreceivers．InMMWband，generatingLOsignalwithhighqualityisdifficultandcostly．Halmomcmixerisagoodsolutiontothisproblemnow．Inthiscircuit，weneedjusthalforquarterofMMWLOfrequ

6、ency．Atfirst,thebasicoperatingprincipleofimagerejectionHlixerandharmonicinixeraleintroducedinthisthesis．Thenthedesignandimplementationof3millimeterwavernicrostriphybridintegratedsecondandfourthharmomcmixeTsarepresented．Onthebaseoffourthharmouicmixer,imagerejeetionhar

7、monicmixerof3millimeterwaveisfabricated．TheIRMconsistsoftwounitfourthharmonicmixers，RFcophasepowerdivider,LOquadraturecouplerandIFquadraturecoupler．Themixersaledesigned，simulatedandoptimizedusingcircuitsimulationsoRwaleADS(advanceddesignsystem)andelectromagneticsimul

8、ationsothcaleAnsoflHFSS．Theanalysisofharmonicbalanceisusedinthewholecircuitsimulation．WhenRFfrequencyis93-97GHzandIFis70MHz，theconv