W波段寬帶分諧波混頻器.pdf

1、混頻器作為毫米波收發(fā)系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件，其工作的帶寬、變頻損耗等都對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能有著非常重要的影響。對(duì)于拓展接收機(jī)的工作頻帶而言，研制具有較寬射頻工作帶寬的混頻器就具有非常重要的研究意義。同時(shí)，相較于基波混頻器而言，諧波混頻器因其本振端的工作頻率只為射頻工作頻率的二分之一、三分之一、四分之一等，對(duì)于本振源的研制來說降低了要求。在這種情況下，寬帶分諧波混頻器將是重要的研究方向。
　　本文設(shè)計(jì)的W波段寬帶分諧波混頻器采用了反向并聯(lián)結(jié)構(gòu)

2、，通過金屬化過孔接地的方式將UMS公司的肖特基勢壘二極管DBES105a反向并聯(lián)于微帶傳輸線。通過波導(dǎo)到微帶的過渡結(jié)構(gòu)使射頻和本振信號(hào)饋入至微帶，再通過微帶加載至反向并聯(lián)二極管對(duì)上。本振信號(hào)通過射頻端的波導(dǎo)截止特性實(shí)現(xiàn)隔離；而射頻信號(hào)對(duì)于本振端而言，則通過CMRC結(jié)構(gòu)的低通濾波器實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)與本振端口的隔離。射頻信號(hào)通過波導(dǎo)至微帶的過渡之后，通過微帶的扇形匹配枝節(jié)實(shí)現(xiàn)射頻端與二極管的匹配。本振端與二極管對(duì)的匹配則由CMRC低通濾波器及其

3、相移網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過混頻得到的中頻信號(hào)再通過包含扇形枝節(jié)的低通濾波器傳輸至K接頭輸出。
　　對(duì)于二極管對(duì)而言，在分析比較傳統(tǒng)的二極管建模設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，通過分析肖特基二極管的結(jié)構(gòu)，在HFSS中建立了DBES105a的簡化三維模型。管芯用準(zhǔn)線性等效的方式，通過對(duì)比測試與模型的仿真曲線提取了針對(duì)于射頻信號(hào)和本振信號(hào)而言不同的兩組二極管參數(shù)。再針對(duì)兩組不同參數(shù)通過反復(fù)迭代的方式，設(shè)計(jì)射頻端和本振端的匹配。通過 HFSS軟件的仿真優(yōu)化，實(shí)

4、現(xiàn)了射頻端在75~110GHz波段全頻段內(nèi)回波損耗大于10dB，本振端在40~50GHz內(nèi)回波損耗大于10dB的目標(biāo)。
　　為了測試需要，采用CHX2193、AMMC5040、M4AE1317以及TGA4522芯片，設(shè)計(jì)完成了U波段八倍頻器的研制并進(jìn)行了相應(yīng)測試。最后針對(duì)研制的混頻器進(jìn)行測試，在本振頻率為46.25GHz時(shí)，輸入功率為9dBm時(shí)，射頻信號(hào)在75~108GHz內(nèi)變頻損耗小于15dB，其中在88~102GHz內(nèi)變頻損耗