太赫兹固态接收前端研究

发布时间：2017-10-30 22:27

  本文关键词：太赫兹固态接收前端研究

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【摘要】：太赫兹波作为电磁波中唯一尚未完全开发利用的频谱资源,一般指频率在0.1THz~10THz范围内的电磁波,它的波长介于毫米波与红外光之间,兼具微波毫米波和光波的部分优点,在宽带通信、精确制导、环境监测及医疗诊断等领域应用前景广阔。掌握太赫兹技术对我国国防建设和民用事业具有十分重要的意义。太赫兹固态接收前端广泛应用于太赫兹通信、雷达等近乎所有的太赫兹系统中。本文中,接收前端采用超外差接收机方案,利用太赫兹混频器、天线、本振链路、滤波器、低噪放搭建了太赫兹固态接收前端,工作频率在330GHz左右。主要工作内容如下:(1)本振链路设计毫米波单片设计了两套本振链路,用于驱动330GHz四次谐波混频器。设计主要包括八倍频器和放大器匹配设计、波导探针过渡设计、腔体设计、芯片直流馈电版设计以及最后的测试,两只芯片分别装配于独立的腔体之中。测得八倍频器变频损耗约为7.8dB,放大器最大增益优于16dB,整个本振链路工作频段为78GHz~84GHz,最大输出功率约37mW,(2)太赫兹滤波器研制:该滤波器用于滤除杂波干扰。采用原型参数法,设计了中心频率为345GHz,工作频段为332GHz到356GHz,仿真表明:带内插损约0.2dB的带通滤波器,在偏离中心频率30GHz,带外抑制优于60dB,测试结果仅带内插损指标恶化。(3)太赫兹接收前端测试:搭建了工作频率约为330GHz的全固态太赫兹接收前端,射频信号由110GHz本振源和330GHz三倍频器经天线辐射得到,接收端包括太赫兹滤波器、330GHz次谐波混频器、中频放大器;在此基础上,搭建了该频段的收发前端,发射端结构与上述接收端一致,中频信号的输入功率为-5dBm,频率在0~10GHz内变化。整个系统的传输距离约为1.5m。(4)220GHz收发前端优化及通信系统调试:整个系统的本振链路为104GHz的倍频放大链路,包括13GHz频率源,13GHz放大器,后级8次倍频器,以及接收端的10.8GHz自动增益控制系统;对本振链路的指标进行测试,包括输出功率、相位噪声、杂波抑制度、功率平坦度等。由该收发前端组成的通信系统最终实现了传输距离超过3m,传输速率大于3.5Gbit/s。
【关键词】：太赫兹 接收前端 滤波器 通信系统
【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】：TN851
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 太赫兹波简介10-11
• 1.2 太赫兹接收前端研究背景及研究意义11
• 1.3 太赫兹接收前端的国内外发展状态11-19
• 1.3.1 太赫兹接收前端的国外发展动态12-17
• 1.3.2 太赫兹收发前端的国内发展动态17-19
• 1.4 论文研究内容及论文结构安排19-21
• 第二章 太赫兹接收前端基本理论及方案21-27
• 2.1 常用接收前端构成及分类21-22
• 2.2 接收前端的技术指标22-23
• 2.3 太赫兹接收前端的实现方法23-24
• 2.4 太赫兹接收前端的实现难点及课题方案24-26
• 2.4.1 太赫兹接收前端实现难点24-25
• 2.4.2 课题采用方案25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 本振链路设计27-43
• 3.1 本振链路设计方案27-29
• 3.2 八倍频器设计29-36
• 3.2.1 微带到波导过渡结构设计30-31
• 3.2.2 射频电路的设计31-32
• 3.2.3 馈电电路设计32-34
• 3.2.4 八倍频器腔体设计34-35
• 3.2.5 八倍频器的装配35
• 3.2.6 八倍频器的调试35-36
• 3.3 放大器设计36-37
• 3.4 本振链路的测试37-42
• 3.4.1 八倍频器的测试37-39
• 3.4.2 放大器测试39-41
• 3.4.3 倍频放大模块测试41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第四章 太赫兹滤波器设计43-50
• 4.1 滤波器设计理论43-44
• 4.2 滤波器仿真44-46
• 4.3 滤波器初步测试46-48
• 4.4 滤波器矢网测试48-49
• 4.5 本章小节49-50
• 第五章 太赫兹接收前端测试50-60
• 5.1 330GHz接收前端测试50-53
• 5.1.1 330GHz混频器测试50-51
• 5.1.2 330GHz接收前端测试51-53
• 5.2 330GHz收发前端测试53-57
• 5.3 220GHz高速无线通信系统调试57-59
• 5.4 本章小结59-60
• 第六章 结论60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-65
• 攻硕期间取得的研究成果65-66

【参考文献】

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本文编号：1119620