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毫米波高放—混频组件的研究

作　者: 胡奇
导　师: 徐军
学　校: 电子科技大学
专　业: 无线电物理
关键词: Ka频段低噪声放大器混频器高放-混频组件国产化
分类号: TN773
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在毫米波接收系统中,低噪声放大器及混频器都是至关重要的部件,低噪声放大器性能的优劣对接收机系统整体噪声有着重要影响,而混频器用来实现接收机中的变频功能。本文根据毫米波系统应用的需要,完全采用国产化器件来设计Ka频段高放-混频组件,该组件由低噪声放大模块与混频模块两个部分组成。本文利用悬置微带线和鳍线等平面及准平面传输线作为传输媒质,全部采用国产化器件,以混合集成技术的方式实现接收前端中的关键部件。本文进行的主要工作有:新型矩形波导-微带过渡转换电路的理论分析与设计;Ka频段低噪声放大器的工程设计与调测;Ka频段混频器的工程设计与调测;Ka频段高放-混频组件联调与测试。本文设计的混频器采用鳍线-悬置微带单平衡混频器结构,电路中鳍线和悬置微带线间构成了一个180°相位结,混频二极管则反向并联于鳍线与悬置微带之间。混频器电路中所用到的悬置微带低通滤波器、带通滤波器、波导-悬置微带探针过渡、波导-鳍线过渡等电路的介绍、分析、设计、加工及测试将在第二章中进行介绍。第四章则对混频器的基本理论、主要指标、基本电路形式进行了说明,结合第二章中的设计结果对混频器电路进行了结构设计和加工,并给出了测试结果。低噪声放大模块是本文的另一个部分,本文根据要求选用了国产的低噪声放大芯片,将两片级联的低噪声放大单片装载在背靠背的波导-微带过渡电路中,根据芯片资料设计了直流偏置电路并最终完成了低噪声放大模块的设计及加工。本文第三章将对低噪声放大器的主要技术指标、低噪声放大器的设计、低噪声放大芯片的选择及低噪声放大模块的实现进行说明。在第二章中,本文介绍了基于异相介质理论的新型带通滤波器,并给出了仿真结果及验证方法。在上述基础上本文最终完成了Ka频段毫米波高放-混频组件的研制并给出了详细的测试结果。最后根据测试结果,提出了本设计中存在的一些问题完善方案。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-13
  1.1 毫米波的特点及相关应用  9-10
  1.2 国内外研究现状及发展形势  10-12
  1.3 本文的主要工作  12-13
第二章平面无源电路  13-31
  2.1 毫米波过渡转换电路  13-20
    2.1.1 波导-鳍线过渡电路  14-16
    2.1.2 波导-悬置微带探针过渡  16-18
    2.1.3 新型波导-微带探针过渡结构  18-20
  2.2 毫米波滤波电路  20-31
    2.2.1 中频输出滤波器设计  21-22
    2.2.2 本振输入滤波器设计  22-25
    2.2.3 基于异向介质理论的新型带通滤波器  25-31
      2.2.3.1 异向介质理论  25-27
      2.2.3.2 谐振器耦合原理及新型SRR 结构的提出  27-29
      2.2.3.3 新结构滤波器双负特性的验证  29-31
第三章低噪声放大器  31-39
  3.1 低噪声放大器的主要技术指标  31-35
  3.2 低噪声放大器模块  35-39
    3.2.1 低噪声放大器单片的选择  35-37
    3.2.2 低噪声放大器模块的实现  37-39
第四章混频器  39-51
  4.1 混频器概述  39-40
  4.2 混频器基本原理  40-44
    4.2.1 混频器的主要技术指标  40-41
    4.2.2 混频器基本电路形式  41-44
  4.3 鳍线-悬置微带单平衡混频器的设计  44-51
    4.3.1 肖特基势垒二极管  44-47
    4.3.2 混频二极管的选择  47
    4.3.3 混频器的设计  47-51
第五章毫米波Ka 频段高放-混频组件的实现  51-57
  5.1 电路原理及指标估算  51-52
  5.2 高放-混频组件的实现及测试  52-57
第六章结论  57-58
致谢  58-59
参考文献  59-61
攻硕期间取得的研究成果  61-62

毫米波高放—混频组件的研究

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