W波段鎖相倍頻源技術(shù)研究.pdf

1、W 波段是目前軍用毫米波技術(shù)開發(fā)的高端，W 波段系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)大多依賴于頻率源的實(shí)現(xiàn)。國外，低相噪、寬頻帶、小型化、低功耗的鎖相倍頻源成為毫米波中小功率頻率源的最佳實(shí)現(xiàn)方式。由于工藝限制，國內(nèi)W波段頻率源的主要實(shí)現(xiàn)方式仍然依靠Gunn氏鎖相源，體積功耗較大，一般為點(diǎn)頻，且不具有寬頻帶的潛力。本文的主要任務(wù)就是對低相噪、小步進(jìn)、小型化、低功耗的 W 波段鎖相倍頻源展開研究。 首先，本文對混頻鎖相環(huán)和帶有附加噪聲惡化的有源、無源器件的噪

2、聲模型作了分析和研究。以此為理論基礎(chǔ)，制定了微波鎖相再12次倍頻的方案來實(shí)現(xiàn) W波段鎖相倍頻源。在第三章中采用混頻鎖相、電磁兼容和電路雙面安裝等技術(shù)成功地解決了本課題的關(guān)鍵技術(shù)之一，即實(shí)現(xiàn)低相位噪聲、小步進(jìn)、低雜散、小體積、低功耗的微波混頻鎖相頻綜單元，保證系統(tǒng)在w波段有較好的相噪和雜散等指標(biāo)。 毫米波12次倍頻鏈的實(shí)現(xiàn)以及降低變頻損耗是本文的首要難點(diǎn)。本文對此進(jìn)行了深入分析，采用了×4×3級聯(lián)倍頻的方式，在Ka 波段四倍頻中，

3、使用MMIC倍頻單片以簡化設(shè)計(jì)難度并提高電路可靠性，實(shí)現(xiàn)了20dBm的功率輸出和大于23dBc的諧波抑制；在對平衡式倍頻的原理作了理論分析的基礎(chǔ)上，研究了本課題的核心問題(W 波段無源三倍頻器)，對嵌入到波導(dǎo)腔體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的平衡二極管對的其外部匹配電路進(jìn)行了3DEM分析，利用場路結(jié)合的方法對三倍頻器進(jìn)行了設(shè)計(jì)和優(yōu)化，提高了一次性設(shè)計(jì)的成功率。 最后本文對 W 波段鎖相倍頻源進(jìn)行了系統(tǒng)測試，以帶附加噪聲惡化的諧波混頻器噪聲模型為依據(jù)

4、，分析了用頻譜儀外混頻法測得的相位噪聲結(jié)果。測試結(jié)果表明，本文在98×95×27mm<'3>的體積內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了輸出頻率為92.4Gz～95.6GHz，步進(jìn)40MHz的 W 波段鎖相倍頻頻綜源，在整個輸出頻率范圍內(nèi)，相位噪聲指標(biāo)優(yōu)于-755dBc/Hz@10kHz，輸出功率在-5.7dBm～-3．6dBm之間；在以輸出頻率中心15GHz的帶寬內(nèi)諧雜波抑制度達(dá)到50dB以上，功耗8W。相信本文的完成對 W 波段頻綜源的發(fā)展具有一定積極意義和推