W頻段接收機前端研究.pdf

1、本文是對W頻段接收機前端進行研究。受器件和工藝的影響，該系統(tǒng)采用混合集成的方法研制。接收機前端的任務(wù)是將天線送來的92-96GHz高頻信號變頻到中頻8-12GHz，要求系統(tǒng)有較高的靈敏度和頻率穩(wěn)定度。系統(tǒng)主要由高頻帶通濾波器、本振信號源和亞諧波混頻器組成。對構(gòu)成電路的鰭線及其不連續(xù)性和構(gòu)成系統(tǒng)的三個部分分別做了研究。 編制了一套用譜域法和經(jīng)驗公式法分析鰭線的計算軟件。提出了采用徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為鰭線不連續(xù)性的網(wǎng)絡(luò)模型。通過電

2、磁仿真軟件分析鰭線不連續(xù)性，獲得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需要的樣本數(shù)據(jù)。鰭線不連續(xù)性的物理尺寸和頻率作為輸入變量，不連續(xù)性等效電路元件參數(shù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出變量，經(jīng)過對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓練，最后可以由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)快速、有效地獲得鰭線不同槽寬的跳變、凹槽和凸帶的等效電路參數(shù)。經(jīng)過訓練后的網(wǎng)絡(luò)可以模擬鰭線不連續(xù)性的網(wǎng)絡(luò)特性，計算速度比直接用電磁仿真軟件分析要快得多，使之能用于含有鰭線不連續(xù)性的電路設(shè)計和優(yōu)化。 對于帶通濾波器，采用E面濾波器的方式實現(xiàn)，首先用

3、傳統(tǒng)的模式匹配法設(shè)計了用于本振濾波的U頻段濾波器，所設(shè)計的濾波器經(jīng)現(xiàn)有商業(yè)軟件的仿真，性能都符合要求。提出了可以用于復雜結(jié)構(gòu)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型綜合方法設(shè)計E面濾波器，并提出了用反轉(zhuǎn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入輸出變量的網(wǎng)絡(luò)模型以簡化濾波器的綜合設(shè)計，避免了一次求解方程獲得物理尺寸的過程，并以該方法設(shè)計了用于射頻濾波的W頻段E面帶通濾波器，測試結(jié)果跟預期的結(jié)果符合的比較好。 本振源是采用高穩(wěn)定的微波鎖相，然后倍頻到毫米波的方式實現(xiàn)。微波鎖相源采用數(shù)字

4、鎖相集成電路PE3236實現(xiàn)。壓控振蕩器輸出10.5GHz的微波信號經(jīng)過HEMT器件倍頻器獲得所需要的42GHz信號，信號經(jīng)過毫米波單片功率放大器以獲得推動混頻器的本振功率。輸出采用對極鰭線的波導微帶過渡，通過仿真認為影響過渡性能最重要的參數(shù)是對極鰭線余弦過渡線的長度。通過測試計算研制的本振源輸出功率達到19dBm。 亞諧波混頻器采用單脊鰭線的方式實現(xiàn)。先分析了肖特基勢壘二極管對的特性，然后通過分別獨立出射頻網(wǎng)絡(luò)、本振網(wǎng)絡(luò)和中頻

5、網(wǎng)絡(luò)的方法設(shè)計該混頻器。即先用大信號方法設(shè)計本振網(wǎng)絡(luò)，使之匹配混頻用的肖特基二極管對，用諧波平衡的方法仿真有出本振信號通過該網(wǎng)絡(luò)激勵的二極管對所對應(yīng)的射頻阻抗，由此并根據(jù)鰭線不連續(xù)性的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型優(yōu)化設(shè)計出射頻網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)對射頻、本振和中頻信號回路的要求設(shè)計出微帶結(jié)構(gòu)的中頻網(wǎng)絡(luò)。最后通過聯(lián)合電磁場仿真數(shù)據(jù)和器件模型進行諧波平衡分析使亞諧波混頻器達到最佳設(shè)計結(jié)果。 最后對整個系統(tǒng)做聯(lián)機測試，其性能滿足工程的要求。并具有較高的頻率穩(wěn)定