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毫米波收发组件及其关键技术研究

作　者: 吴鹏
导　师: 张勇
学　校: 电子科技大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 收发组件低温共烧陶瓷(LTCC) 过渡结构功分器 Ka波段腔体滤波器 W波段
分类号: TN859
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

毫米波收发组件是毫米波系统的重要组成部分,也是目前毫米波电路与系统研究的热点和难点。本文对毫米波收发组件及其关键技术进行了研究,研制了W波段单脉冲雷达接收组件和Ka波段低温共烧陶瓷(LTCC)收发组件。在研制毫米波收发组件的同时,对毫米波组件关键无源部件进行了研究,提出了一系列新结构,提高了相应毫米波无源部件的性能。基于混合集成电路技术方面,研制的W波段单脉冲雷达接收组件,实现了大于25dB的接收增益。提出了一种毫米波宽带Wilkinson电桥的改进结构,在不增加电阻的情况下,较大的拓展了该电桥的工作带宽,避免了多级电阻的寄生效应叠加,造成电桥性能恶化。基于LTCC技术方面,研制出了Ka波段收发组件,测试结果表明,接收增益、噪声系数、发射输出功率以及带外抑制分别优于36dB、3.4dB、27dBm和26dB,实物外形尺寸约为指标要求的一半。实现了收发前端的高性能、小型化目标。同时,对LTCC关键无源部件进行了研究:(1)提出了一种毫米波宽带金属波导-LTCC微带探针过渡新结构,在33.14-40GHz内,测试回波损耗优于14dB,插入损耗小于1.2dB。该过渡结构具有体积小,结构简单,插入损耗小,带宽宽,加工工艺要求低等优点,解决了毫米波金属波导-LTCC传输线宽带过渡的技术瓶颈。(2)提出了一种垂直过渡LTCC腔体滤波器,滤波器的输入输出微带线不在同一个平面上,既具有滤波作用,又起到了垂直过渡作用。在33.6-34.7GHz范围内,回波损耗和插入损耗分别优于15dB和1dB,31.6GHz和36.8GHz处带外抑制优于30dB。(3)提出了一种改进型W波段LTCC SIW功分器,减少了由于多层金属填充通孔“销钉”错位而造成功分器的性能恶化。(4)研究了一种基于LTCC技术的脊基片集成波导到微带的过渡结构。另外,改进了LTCC基板电路布局设计方法,设计了一种LTCC网格地与网格接地通孔布局设计的改进方法。本文成功研制毫米波收发组件,为后续毫米波组件的研究提供了参考。无源部件在毫米波收发组件中起着至关重要的作用,本文提出的无源部件改进结构对于改善收发组件性能具有重要的应用价值。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-16
  1.1 毫米波的特点和应用  9-10
  1.2 毫米波收发组件发展动态  10-14
  1.3 论文的研究意义和研究内容  14-16
第二章毫米波组件相关技术简介  16-23
  2.1 HMIC技术  16
  2.2 MCM技术  16-23
    2.2.1 MCM的主要特点及分类  17-18
    2.2.2 LTCC技术  18-23
第三章毫米波组件关键无源部件研究  23-50
  3.1 LTCC滤波器研究  23-32
    3.1.1 LTCC腔体滤波器研究  26-30
    3.1.2 LTCC多层埋置SIR带通滤波器  30-32
  3.2 毫米波LTCC传输线互连及过渡结构研究  32-42
    3.2.1 毫米波宽带金属波导-LTCC微带探针过渡研究  32-39
    3.2.2 基于LTCC技术的脊基片集成波导到微带的过渡结构研究  39-42
  3.3 毫米波宽带功分器研究  42-50
    3.3.1 毫米波宽带Wilkinson电桥改进研究  42-47
    3.3.2 基于LTCC技术的毫米波宽带SIW功分器研究  47-50
第四章毫米波收发组件集成研究  50-81
  4.1 W波段接收组件研究  50-64
    4.1.1 接收组件方案  51-55
    4.1.2 接收组件关键无源部件  55-59
    4.1.3 接收组件加工  59-61
    4.1.4 接收组件测试和分析  61-64
  4.2 Ka波段LTCC收发组件研究  64-81
    4.2.1 收发组件方案设计  64-69
    4.2.2 收发组件关键无源部件设计  69-74
    4.2.3 收发组件基板设计及组件装配  74-77
    4.2.4 收发组件测试和分析  77-81
第五章结论  81-83
致谢  83-84
参考文献  84-92
读研期间取得的研究成果  92-93

毫米波收发组件及其关键技术研究

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