SIW微波毫米波无源电路及太赫兹关键技术研究

发布时间：2017-11-12 14:43

  本文关键词：SIW微波毫米波无源电路及太赫兹关键技术研究

  更多相关文章： 基片集成波导 滤波器 功分器 HEMT小信号建模 功率放大器

【摘要】：随着微波毫米波电路在军事、民用通信及其它领域的需求和应用不断增加,对微波毫米波电路设计的要求也越来越高。微波电路中的矩形波导由于其占用较大体积而急需改进。由于基片集成波导(Substrate Integrate Waveguide,SIW)与矩形波导具有相似的低插损、高Q值特性,同时也易于集成,因此将基片集成波导应用到滤波器、功分器等无源器件的设计中已经成为人们近年来不断尝试的研究方向。由于亚毫米波波段的独特物理特性和宽频带的频谱优势,使得该频段在军事和高速无线通信等领域具有巨大的应用前景。亚毫米波射频前端是高速无线通信系统中收发信号的硬件基础,而射频前端中的功率放大器对该部分的性能有很大的影响。因此,对该频段的功率放大器的研究是具有实际应用价值的。对于亚毫米波频段的功率放大器的设计,由于其频率较高,需要采用不同于低频段的功率放大器版图设计方式。本文首先介绍了SIW的基本物理结构,对其工作原理、矩形等效、工作模式和转换电路进行了分析,并运用基片集成波导这一结构进行了滤波器和功分器的设计。在滤波器的设计过程中,涉及了微带—SIW楔形渐变信号转换电路和微带—CPW—狭缝到SIW的信号转换电路,双开口互补开口环(CSRR)缺陷地结构,T形枝节感性通孔结构,感性窗口结构,以及U形槽多模谐振结构(MMR)。在功分器的设计中主要用到了周期性的扇形滤波结构和魔T的平面化结构。最终的实物测试结果表明,在本文中所设计的滤波器、功分器显示出的特性与预先设计的指导思想是相符的。文章第二部分以高电子迁移率晶体管(HEMT)的物理结构和工作特性为基础,选择了合适的HEMT器件小信号模型。运用去嵌入方法对信号模型的各个参数进行了运算提取。由于在亚毫米波频段直接采用测量的S参数进行去嵌入建模的误差较大,且重现性差。本文采用外推法建模的方法,运用低频段的测量参数进行去嵌入小信号的建模,然后用低频段的信号模型进行高频仿真得到高频段的S参数。为了在这一外推的过程中提高精确度,引进了晶体管的截止频率和最大振荡频率两个变量来对建模精度进行约束。在建模完成后用这一有确定器件参数的HEMT小信号模型在ADS中进行了100GHz功率放大器的初步设计,然后在HFSS中按照ADS中设计的电路拓扑进行版图设计。最终的版图仿真结果符合预期期望。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN702

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本文编号：1176363