W波段倍频组件研究

发布时间：2020-03-26 13:50

【摘要】：随着科学技术的快速发展,武器装备和其他民用产品对频率的要求越来越高。W波段技术不仅在军事武器中扮演者越来越重的角色,而且在民用产品也占有着不小的市场。W波段频率源是构成该频段系统或者仪器的核心部件,但是在该频段的器件和相关仪器,中国长期受到了以美国为首的发达国家的技术封锁。本课题主要研制一款W波段倍频组件,不仅是对倍频器的深入探究,更是对W波段频率源的一次有益探索。该W波段倍频组件是采用倍频链的方式,前级倍频器采用有源芯片2次倍频,后级倍频器采用无源二极管3次倍频,通过总共6次倍频将Ku波段信号倍频到W波段。本文研制的W波段倍频组件具有倍频次数高,成本低,倍频带宽较宽等的特点。本文详细讲述了W波段倍频组件的设计研制过程,首先根据倍频组件的指标要求,拟定实现倍频组件的基本设计方案,且通过电磁仿真软件ADS与HFSS对各个模块进行仿真设计。由于要求输出频率较高,仿真设计难度较大,所以本文工作重点是对后级倍频器与W波段带通滤波器的仿真设计。其中后级倍频器采用两只肖特基二极管正向并联的方式提高功率容量,且采用宽带的电磁耦合结构以及阻抗匹配提高仿真与测试结果的吻合度。W波段带通滤波器采用波导内嵌电路基片的新型鳍线结构,降低了滤波器对加工精度的要求。最后对各个模块进行了制作和调试,在各个模块都达到预设的技术指标要求后,对整个链路进行了相应的系统测试。最终完成了从Ku频段(15-16.7GHz)到W波段(90-100GHz)的倍频组件研制。该W波段倍频组件在输入信号功率为-5dBm时,输出信号功率在整个90-100GHz频段上典型值都大于0dBm,并且有两个点频信号功率超过+5dBm。
【图文】：

倍频器器常用的无源倍频器件是肖特基势垒二极管，化镓材料。肖特基二极管主要是平面结构，倍频器电路中。频二极管的工作原理是在高频信号驱动下，的载流子工作时，该二极管能表现出很好的多文献中提到，基于非线性电阻特性倍频二极1/n2。本课题 W 波段倍频组件在 Ka 波段到 W特基势垒二极管的倍频方式，，所以本小节着机制器，主要是利用倍频二极管的非线性特性来产性电容特性将输入的单频信号转换为具有很理如图 2-1 与图 2-2 所示。

图 2-2 非线性电容倍频特性曲线倍频的非线性特性（非线性电阻 I-V 特性与数的方式在某个固定偏置电压 Vb 条件下I(V+V)=a+aV+aV+aV33in2Bin01in2inQ(V+V)=b+bV+bV+bV3in2Bin01in2in的输入信号：V=Vcos(w)inpint 带入（2-1）与（2-2）中，经过整理、变换到输出信号中包含了无数个频率为输入信通过加入合适的滤波器将目标倍频信号取出(t)=I+Icos(wt)+Icos(2wt)+Icos(3w01in2in3in
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TJ03;TN771

【参考文献】

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本文编号：2601531