E波段寬帶諧波混頻器研究.pdf

1、在雷達(dá)、制導(dǎo)、電子對抗以及測試設(shè)備等毫米波系統(tǒng)中，毫米波信號的頻率變換是一個重要的研究課題。但是在毫米波段比較難實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的本振源。毫米波諧波混頻器可以利用高質(zhì)量的微波本振源代替毫米波本振源，降低了毫米波系統(tǒng)的研發(fā)難度，減少系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。在毫米波各個頻段中，E波段(60GHz～90GHz)蘊(yùn)涵著極大的頻譜資源，但目前國內(nèi)對該頻段的研究還比較少。因此研究低成本、高性能的E波段諧波混頻器具有重要現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文在研究混

2、頻二極管工作原理的基礎(chǔ)上，利用商用肖特基勢壘二極管，采用毫米波混合集成電路形式設(shè)計(jì)了E波段七次諧波和八次諧波兩種諧波混頻器，以低變頻損耗、全波段工作為目標(biāo)，解決了方案選擇、電路仿真分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)等問題，并對八次諧波混頻器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。
　　E波段七次諧波混頻器主要由WR-12波導(dǎo)、兩個DBES105a混頻二極管、懸置微帶線、微帶線、螺旋線以及中頻低通濾波器組成。兩個混頻二極管極性相反地接在懸置帶線的末端，同時波導(dǎo)上下兩側(cè)加兩排金

3、屬通孔接地。本振信號由微帶線送入，經(jīng)懸置帶線反相加在兩個二極管上，射頻信號由WR-12波導(dǎo)同相加在兩個二極管上，兩管混頻產(chǎn)生互為反相的中頻分量疊加而經(jīng)CMRC結(jié)構(gòu)的低通濾波器輸出，抑制了部分寄生頻率和干擾、失真。最后利用ADS優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)，仿真結(jié)果表明，當(dāng)固定中頻為0.1GHz，射頻信號在60GHZ～90GHz內(nèi)變化時，該混頻器的變頻損耗在21dB以下且較為平坦。
　　E波段八次諧波混頻器主要由射頻輸入端的波導(dǎo)-微帶過渡、反向并聯(lián)

4、二極管對、開短路短截線、中頻濾波器以及各端口匹配網(wǎng)絡(luò)組成。在射頻輸入端采用低插入損耗的波導(dǎo)-鰭線-微帶過渡，在中頻輸出端，采用緊湊微帶諧振單元(CMRC)結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)中頻輸出濾波器。該混頻器用ADS設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行電路的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，采用微帶結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，并利用HFSS設(shè)計(jì)了中頻低通濾波器、波導(dǎo)-鰭線-微帶過渡結(jié)構(gòu)。最后通過優(yōu)化匹配電路得到了較小的變頻損耗。仿真結(jié)果表明在60GHz～90GHz范圍內(nèi)，變頻損耗低于24dB，最低變頻損耗18.9d

5、B。
　　本文對八次諧波混頻器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。解決了八次諧波混頻器硬件電路的工藝實(shí)現(xiàn)技術(shù)問題，構(gòu)建了諧波混頻器測試系統(tǒng)，完成了對變頻損耗等主要技術(shù)指標(biāo)的測試。實(shí)測結(jié)果表明，固定中頻信號頻率為0.15GHz，射頻信號頻率在60GHz～72GHz范圍內(nèi)變化時，變頻損耗的典型值為20dB～27dB，射頻信號在72GHz～80GHz范圍內(nèi)變化時，變頻損耗的典型值為30dB～35dB，射頻信號在80GHz～90GHz范圍內(nèi)變化時，變頻損耗的