Ka波段谐波平衡混频器的设计和制作

admin · 发表于 2022-9-9 11:03:20

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毫米波混频器作为毫米波系统中必不可少的部件，广泛应用在微波通信、雷达、遥控、遥感、还是侦察与电子对抗，以及许多微波测量系统中。随着现今应用频段的提高和频带范围的加宽，宽带谐波混频器的应用得到了越来越多的重视。目前国内只有很少的研究机构能够利用现代MMIC工艺开发实现Ka全波段谐波混频器。本文结合国内的工艺条件，采用微带混合集成电路技术对宽带谐波混频器进行了探索性和创新性的研究。本文系统的介绍了毫米波混频器的工作原理，并对Ka波段谐波混频器进行了深入的研究。共设计制作出三种混频器：首先利用反向二极管对谐波特性，设计出工作Ka波段的窄带谐波混频器；随后针对宽带谐波混频的要求提出一种新颖的谐波平衡混频结构。按此结构要求，设计出两种宽带匹配结构，基于这两种结构分别开发出两种宽带谐波平衡混频器。设计中充分利用Agilent公司的电路仿真软件ADS(Advanced Design System)和MOMENTUM进行辅助仿真和优化，分别设计出了微带带通滤波器、低通滤波器、管座电路、匹配电路以及功分器等子电路，最后利用谐波平衡法对电路进行了整体优化仿真，给出了仿真结果和测试结果。实测表明，基于反向二极管对的窄带谐波混频器，在设计中心频率出变频损耗为16.5dB。基于Lange耦合结构的宽带谐波混频器除了38GHz的频点外在Ka波段整个频带内(26.5~40GHz)实现变频损耗小于25dB，带宽内变损不平坦度小于10dB。基于1800混合环结构基谐波平衡混频，工作频率在27GHz~35GHz范围内，除却在31GHz出现的极点，变频损耗保持在20dB以内，不平坦度小于5dB。三种混频器均较好的满足了设计指标。同时，也对本文提出的谐波平衡结构得到了验证。论文最后对影响混频器性能的因素进行分析和讨论，并提出了一些改进措施和完善方案。本文研制的宽带谐波混频器对今后的研究和设计工作提供了一定的参考价值。

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