小型化ka波段上变频组件的设计

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1、l绪论硕士论文这个组件包括Ⅲ放大器、MMIC平衡混频器和输出放大器。LO信号由K系列同轴接头输入，经MMIC放大器后连接到混频器。输出口为波导口。直流电压+12V，电流小于650mA。TRW研究了一种具有高性能、紧凑结构和高适应性的Ka波段上变频组件。变频增益为22dB，增益平坦度小于0．3dB／250MHz，IP3最小为15dBm，LO输入功率．20--,．5dBm，直流电流为230mA，电压+6"-'+25V。它包括了二倍频器、上变频单元、滤波器、输出放大和直流整流器。REMEC公司研究了多个频段的收发机，其中RF输出频率为37'～4

2、0GHz的上变频组件，IF输入频率范围2．5～3．6GHz，功率为．10dBm，RE输出功率27dBm，变频增益为37dB，增益平坦度为ldB／60MHz，增益动态范围25dB，LO输入频率8．5---9．5GHz，功率为10dBm。MITEQ公司生产了UB．WS系列的Ka频段上变频组件。输入IF为70MHz或140MHz，RF输出PldB大于等于10dBm，变频增益为26dB。1．3论文研究的目的及意义毫米波频段是目前军事电子技术开拓的主要频段，毫米波面临的主要问题是可靠性和低制造成本，初期分立电路成本过高给系统带来了阻力，为了保证毫米

3、波元部件和系统的小体积，轻重量和高可靠性，并尽可能实现低成本批量生产，毫米波RF元部件和子系统一直沿着波导立体电路一混合集成电路-÷单片集成电路在发展。从国外的发展过程和国内的实践经验看来，毫米波功能部件和子系统低成本批量生产必须采用集成技术实现。集成电路包括两种：混合集成(HybridIntegrated)和单片集成电路(Monolithicintegrated)，混合集成电路的特点是：(1)在绝缘基片上制作并在规定位置焊装半导体器件；(2)在保证低成本制作前提下，电路设计相对较灵活；(3)整体电路集成之前，模块中的每个功能部件都可以单

4、独计算，制作和测试；单片集成电路的特点是(1)RF电路和有源部件都在半导体基片上一次集成；(2)在半导体基片上实现多功能组合：(3)批量生产成本低，但研制期内投入资金多；r4)I艺难度大，单个功能部件检测困难；它们的共同特点是所提供的收发系统必须以平面形式在基片上实现，并尽可能多地实现多种功能组合。在现有的技术和工艺条件下，采用混合一单片组合技术是实现毫米波前端电路的一种最佳选择，但是由于实际系统组成和性能指标上差别很2硕士论文小型化ka波段上变频组件的设计大，采用上述组合电路无疑会带来很大不便。对毫米波系统中的集成电路可以采用混合集成和

5、单片集成来实现，为了获得系统最好的性价比，把混和集成和单片集成技术综合使用是一种值得推荐的方式。在国际毫米波应用浪潮的推动下，我国毫米波技术开发应用在迅速开展。鉴于我国目前GaAs技术与国际水平尚有一段不小的差距，电路和制作工艺也有待完善，短期内要实现毫米波单片电路和多电路的单片集成电路还不现实，特别是有些特别的频段国外是对中国禁运的。因此本文拟采用微波混合集成电路实现了整个ka波段小型化上变频组件仍然具有一定的意义。32研究内容及方案选择硕士论文研究内容及方案选择固态毫米波系统中，高频或前端部件对系统性能起着关键性的作用。采用技术上比较

6、成熟的波导立体电路也可以组成这些系统，但是它们体积庞大，接口很多，而且立体硬件极化方向不一定正好一致，为连接这些单个部件必然会引入一些直、弯、扭波导段，这无疑又会进一步增大系统所占空间致使其设备更加笨重。更为严重的是，过多的接口必然会带来更多的泄漏，造成部件之间彼此干扰，难于解决高频系统本身的电磁兼容问题。因此，小型轻量和高可靠性就成为毫米波前端系统必须考虑的重要问题之一。采用平面和准平面传输线制作毫米波电路，可以把不同功能的部件集成在一起，有效的减小部件的体积，。本次毫米波上变频组件设计将完全采用平面结构作为电路主体结构，根据系统的技术

7、指标要求，各个功能模块利用一些单元电路来组合。设计的基本考虑是：在满足所需电性能指标前提下，尽量减小其结构体积和重量。在毫米波段，由于工作频率高，直接在毫米波段高端实现高性能本振源比较困难，不仅价格高，而且性能不稳定。而毫米波本振源的质量对整个系统的性能起着举足轻重的作用。因此毫米波上变频一般可以采用两种方法：一是采用谐波混频器，从而得到偶次谐波分量；二是利用微波源经倍频后获得高性能的本振信号，然后用混频器变频后得到RF信号。这两种方案主要性能如下表2．1所示：表2．1基波和谐波上变频两种方案的性能比较本振频率本振功率变频损耗噪声稳定性基

8、波上变频器低小好(本振倍频)谐波上变频器低高大差由于在同样的本振驱动下，谐波混频器的变频损耗比较大，因此在RF输出端需要多加一级放大器，并且谐波混频的噪声也比基波混频器要大一些。因此，我们选用