w波段宽带混频器的分析

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1、电子科技大学硕士学位论文年代中期，晶体管技术和外延单晶生长技术的发展为混频器的发展提供了物质基础。直到六十年代，表面势垒二极管和隧道二极管问世后，混频器的研究才得到迅速发展。七十年代，混频器的研究主要集中在肖特基二极管的混频特性的研究，与此同时P-J．Meier等人提出了一种应用于毫米波的新型传输线——鳍线，引起了人们广泛的兴趣。到八十年代，鳍线、共面线等平面传输线的理论研究已经相当成熟，它们被广泛的应用于毫米波混合集成电路中。在这期间，混合集成HMIC技术逐渐发展成熟，60GHz左右的混频器已有大批量生产的商用器件，研究毫米波乃

2、至W频段混频器的文章也大量涌现。八十年代中期，美国大量投资微波毫米波单片集成MMIC技术的研究，至此毫米波混频器研究的重点从混合集成转向单片集成。九十年代，MMIC技术从研制转向实用阶段，目前50GHz以下的已出现大量商用器件。八十年代中期，我国毫米波技术的发展开始萌芽，由于设计软件、制作工艺、测试仪器等多方面受到限制，与国外有较大差距。目前我国对毫米波器件的研究还集中在混合集成HMIC，单片集成技术尚不成熟。(一)国外发表的重要论文国外发表的关于W波段混合集成混频器的论文，主要集中在上世纪七十年代和八十年代，其中较有代表性的有：

3、1975年，A．R．Kerr利用减高波导实现了温和低温两种低噪声宽带混频器，它们的射频频率范围为80—120GHz。其中低噪声室温混频器在中频频率为1．4GHz时，变频损耗为5．5dB，单边带噪声温度为500K；而低温混频器在中频为4．25GHz时，变频损耗为5．8dB，单边带噪声温度为300K[21。1979年，A．GCardiasmenos和P．T．Parrish等人采用梁式引线肖特基势垒二极管作为混频管，并用悬置微带实现混频电路。射频在94GHz时变频损耗为6dB，单边带噪声温度大约为760Kt3

4、。1981年，同样是P．T

5、．Parrish等人仍然采用梁式引线肖特基势垒二极管作为混频管，用悬置微带电路制作巴伦，实现了单平衡结构的混频电路。在射频信号频率为90～94GHz的范围内，变频损耗小于8dB【4J。1982年，BuiL等人以悬置微带一鳍线1800混合结，分别制作了Ka波段和W波段制作单平衡混频器，其中，W波段混频器在射频信号78～94GHz范围内，变频损耗小于lldBt5

6、。1982年，KennethLouie等人用crossbar结构实现了W波段宽带混频器，这种crossbar结构是利用射频和本振电场相互垂直的原理来实现射频和本振端口的高2第

7、一章绪论隔离度。该混频器在射频和中频带宽大于20GHz的范围内，变频损耗小于7．5dB[61。1982年，J．Paul等人利用照相平板印刷法将crossbar结构直接印刷在Duroid或石英基片上，采用梁式引线二极管，分别制作了V、W、D波段的单平衡混频器。其中W波段混频器在本振功率为13dBm的情况下，在中频频率为0．1～3GHz时，变频损耗在5-9dB之间【7J。1983年，R．S．Tahim等人分别用crossbar悬置微带和鳍线．悬置带线实现了两个w波段宽带混频器。第一种混频器，在76～91GHz射频范围内，变频损耗为7．

8、5dB；第二种鳍线混频器，在76—108GHz射频范围内，变频损耗8—12dB[81。1983年，WolfgangMenzel等人分别在V波段和W波段用鳍线结构实现了宽带混频器，其中W波段混频器，在射频频率为94GHz时，变频损耗为7dB[9]。1984年，LloydT．Yuan等人采用crossbar结构实现W波段宽带混频器，在83．6～92．6GHz射频范围内，变频损耗小于10dBtD0]。1984年，WCallsen等人采用鳍线一共面波导制成140GHz的宽带混频器，射频频率为130～142GHz时，变频损耗小于7．5dB[

9、¨】。1985年，KaiChang，EnglishD．M等人采用混合环制成W波段混频器。在9GHz的射频频率内，变频损耗小于7dBtl2】。】987年，S．Low等人采用crossbar制了三毫米波混频器，当本振频率为85GHz，射频在85～100GHz的范围内，测得变频损耗小于7dBIb】。2005年，MtmKyoLee等人采用鳍线．共面波导制成在低本振功率下，具有低变频损耗的平衡混频器。在本振功率只有6dBm的情况下，射频为92．9GHz时的变频损耗小于10dB[14J。(二)国内发表的重要论文1990年，电子科技大学的谢晋雄

10、，分别采用鳍线．带状线1800混合结和鳍线．共面波导1800混合结制成W波段宽带混频器。前者射频带宽10GHz，从85～95GHz，本振频率固定在90GHz，变频损耗小于15dB；后者射频带宽8GHz，本振为91GHz，变频损耗小于12dB【l川。