W波段矢量調(diào)制器研究.pdf

1、FMCW體制雷達(dá)相對(duì)于傳統(tǒng)脈沖體制的雷達(dá)具有體積小、功效比高、精確的遠(yuǎn)距離分辨率以及抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，然而其固有的信號(hào)泄漏問(wèn)題制約了其廣泛應(yīng)用。射頻對(duì)消技術(shù)是公認(rèn)最為有效的幾種解決方案之一，它能抑制大部分發(fā)射機(jī)的泄露信號(hào)以防止接收機(jī)飽和，從而避免影響到接收機(jī)的性能。矢量調(diào)制器作為該技術(shù)的核心部件，得到了廣泛的研究和應(yīng)用。對(duì)其的研究從最初的近射頻波段到現(xiàn)在的太赫茲波段，采用的工藝也由混合集成到如今的單片集成以及3D集成。然而相比于國(guó)外2

2、0多年的歷史和發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，國(guó)內(nèi)對(duì)這方面的研究不多，而且都集中在較為低頻的波段。
　　本論文主要目標(biāo)是設(shè)計(jì)一款在94GHz中心頻率，且500MHz帶寬附近的平衡型I-Q矢量調(diào)制器，最終使其輸出信號(hào)能夠在0~360°范圍內(nèi)相位可調(diào)，并且幅度衰減范圍在10dB至無(wú)窮大。本文首先介紹了國(guó)內(nèi)外的研究發(fā)展和現(xiàn)況，并詳細(xì)分析了各類(lèi)類(lèi)型的矢量調(diào)制器的工作原理以及本文選用平衡結(jié)構(gòu) I-Q矢量調(diào)制器的原因。通過(guò)對(duì)不同結(jié)構(gòu)的耦合器以及合路器的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分

3、析，根據(jù)應(yīng)用需要，分別選擇了Lange耦合器和Wilkinson功分器。之后我們利用HFSS軟件對(duì)它們的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了建模仿真，并且因?yàn)镸MIC工藝的特性，生成Wilkinson功分器的隔離電阻時(shí)，可以采用薄膜電阻。隨后我們將HFSS模型的仿真后的S參數(shù)數(shù)據(jù)導(dǎo)入ADS軟件中進(jìn)行電路仿真，首先驗(yàn)證了簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)和平衡結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，證實(shí)了平衡結(jié)構(gòu)的矢量調(diào)制器可以有效的抑制 PHEMT晶體管中由于高頻引起的寄生參量。然后決定采用平衡結(jié)構(gòu)的 I-Q矢量

4、調(diào)制器并接著對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果實(shí)現(xiàn)了輸出信號(hào)在0~360°內(nèi)的幅度和相位可調(diào)，由此證明了方案的可行性。
　　由于單片集成電路芯片加工條件要求很高，并且加工周期較長(zhǎng)，因而采取了第二種方案作為備選。第二種方案采用混合集成的結(jié)構(gòu)，同樣用HFSS軟件設(shè)計(jì)了波導(dǎo)分支線耦合器以及波導(dǎo)環(huán)形電橋，然后為雙相幅度調(diào)制器芯片設(shè)計(jì)了版圖并做成了單獨(dú)的模塊。最后各模塊之間通過(guò)法蘭盤(pán)接口采用波導(dǎo)進(jìn)行連接并且測(cè)試。這種方案技術(shù)成熟，加工難度不高，具