ka波段倍频链的分析

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1、电子科技大学硕士论文第一章引言1．1Ka波段倍频链的意义通信技术的发展进入一个崭新的阶段，这个阶段是以移动通信和个人通信、交互式多媒体通信服务、无线局域网和卫星通信等等作为标志的。通信技术发展的同时，也对通信系统提出了更广泛的要求。其中一方面由于电磁波频段的分配在毫米波以下已被占满，新的通信业务必须向毫米波频段发展。毫米波通信系统能提供很宽的带宽，具有高速率数据传输的能力，能提供更大的系统容量，以及特殊的传播特性，更紧凑的组件，易于实现窄波束、高增益天线等特点，使它在信息时代的今天越来越受到人们的重

2、视。低价的、小型化、高性能的毫米波收发前端的开发也显得越来越需要。同时，随着系统工作频率向毫米波频段延伸，要求频率高、并且有良好稳定度和相噪特性的毫米波源已提到研究日程。返波管、速调管等真空电子器件虽然满足系统对“源”的功率要求，但它们体积大、电源电压高，而且价格昂贵，因而不太适合在很多实际系统中使用。固态器件因其体积小，易于集成而且使用寿命较长已成为许多系统的优选器件。但是固态器件由于有散热以及体积等问题的限制，使它在应用过程中受到了很大的限制。这样，毫米波倍频器就成为有别于真空电子器件和固态振荡

3、器的另一类低成本、高可靠性毫米波源。由于其输出频率可在输入频率f0的n次谐波上选取，因而所需的输入信号源可以选择在技术比较成熟的微波频段上制作，从而保证所需的频率稳定度和相噪特性。本文所研究的Ka波段倍频放大组件其功能是将2GHz信号通过六次倍频和三次倍频方式提升到Ka波段，为无线通信系统前端提供本振源。它包括以下部分：阶跃管倍频器、带通滤波器、FET放大器、MMIC三倍频器、MMIC放大器、微带一波导过渡。1．2国内外动态固态倍频源发展十分迅速，从器件看，由早期的非线性电阻二极管发展电子科技大学硕

4、士论文到变容管、阶跃管、隧道二极管、雪崩二极管等，由双极三极管发展到利用单栅、双栅场效应晶体管倍频；从波段看，由短波、超短波到厘米波乃至毫米波、亚毫米波倍频都取得惊人的进展。目前，国内一些从事毫米波电路与系统的高校与研究所都在致力于利用倍频器来实现高稳定度的毫米波源。国外对倍频器的研究集中在两个方面：(一)亚毫米波段倍频器研究较多，(二)电路结构采用平面的MIC形式。相应地，所用倍频器件也有很大的发展。南京电子器件研究所于1990年研制出8mm二倍频器产品，其主要指标：输入功率100mW，倍频效率大

5、于10％。1994年研制了大功率、高效率的8mm四倍频器，输入功率为500mW，最大效率为15％，输出频率34．4GHz一35．2GHz。所用的管子为GaAs变容管【2们。电子十所研制的双频段应用的毫米波倍频一放大组件，集成组件用变阻模式肖特基二极管制作的宽频带倍频器和由Ka波段GaAsMMIC放大器芯片组成，输入频率为x波段，输入功率为1ldBm，输出功率可达20dBmf201。YongXuan等设计的72．88GHz的FET二倍频器，变频增益大于3dB，对基波和奇次谐波的抑制大于50dB，并且电

6、路简单【22】。S．Meszaros，C．J．Verver等使用NC673FET，采用鳍线一微带线混合电路结构，研制了～个18．75GHz到37．5GHz的二倍频器在350MHz的输入频率带宽内，二次倍频变换损耗为5．8±O．15dB【231。C．Nguyen等使用梁式引线肖特基势垒混频二极管，将倍频电路印制在一块基片上，实现了全平面集成电路的宽频带毫米波二倍频器1241。C．F．Jou等采用肖特基势垒二极管，设计出平面巴伦结构的二倍频器，在输出频率为6～18GHz的范围内，变频损耗为9．5±ldB

7、。此时输入功率为20dBm。考虑到现实条件和实际系统要求，本课题采用微带混合集成电路。1．3本文主要工作本论文分为三部分：一、分析了微带传输线、滤波器以及各类倍频器的基本理论。二、倍频放大链的设计。(1)六倍频器(2--12GHz)、三倍频器(12—36GHz)和放大器的设计。六倍频器采用阶跃二极管，三倍频器采用MMIC芯片(HMMC电子科技大学硕士论文一5040)。(2)滤波器的设计。滤波器采用耦合式滤波器。(3)放大器的设计。放大器采用NBB．300单片器件，中间的隔直采用耦合线。(4)微带一波

8、导过渡器的设计。三、实验结果和讨论电子科技大学硕士论文第二章基本理论2．1微带传输线、耦合微带线及其特性微带线系由介质基片以及其两边的导体带条和接地板所构成的，微带线的工作频率范围可以丛几千兆赫到几十千兆赫兹以上，与波导、同轴线相比，大大减少了体积、重量。微带类传输线有很多种，如：标准微带线、悬置微带线、陷入式微带线(微屏蔽线)、全屏蔽线(悬置微带)、平行板微带线。特性阻抗和相速是微带传输线的两个重要参量。前者与阻抗匹配有关，后者决定传输线的电长度和其几何长度的关系。