吴涛[1]2010年在《W波段相参频率源技术及应用研究》文中指出毫米波频率源是构成毫米波雷达或通信系统的关键部件,而毫米波相参频率源能够显着提升系统的性能,而受到广泛的关注。对相参频率源技术的研究并将其应用到系统中,具有重要的现实意义。本文针对W波段相参频率源的关键技术及其应用进行了研究,主要研究工作如下：1、本文综述了目前相参频率源的合成技术,指出构建W波段相参频率源的方式主要属于混合式频率合成。根据毫米波电路部分是否主要依赖于反馈回路,可以分为两种技术方法：毫米波直接相参频率合成技术和间接相参频率合成技术。而毫米波相参频率源的技术指标依赖于微波电路的指标和电路形式的选择。2、对于毫米波近程测速雷达而言,发射机信号会泄漏到接收机中频频段,其相位噪声会严重影响到测速雷达的灵敏度。本文通过相关分析,提出通过提升发射机信号相位噪声与本振信号相位噪声的相关程度,有效的降低发射机泄露到中频后的信号的相位噪声,因此能够显着的提升系统的输出信噪比。解决了相位噪声影响雷达灵敏度问题。该思想被成功应用在w波段相参连续波频率源的设计中,所设计的频率源发射频率95 GHz,相位噪声-90dBc/Hz@10kHz,与相参本振混频后,输出泄露中频信号相位噪声-103dBc/Hz@10kHz。依赖于该频率源所设计的W波段多普勒测速雷达能够对10m/s-2000 m/s的近程目标进行速度测量,当目标截面积0.5 mm2，作用距离不大于10 m时,系统输出信噪比大于28 dB。3、对于毫米波脉间频率步进雷达而言,很多参数会对雷达的高距离分辨特性造成影响,其中就包括为雷达提供频率信号的频率步进频率源。本文分别对频率源的幅度波动、频率误差、杂波电平、相位噪声、频率切换时间以及收发相位差等参数对雷达系统的影响进行了量化分析。分析结果有助于频率源参数的指标要求设定和频率源的设计。接着对w波段相参频率步进频率源进行了设计,提出了一种在用于产生频率步进信号的DDS激励PLL电路中,可以通过修改DDS输出波形,来缩短频率切换时间的方法。不借助任何辅助电路,能够使频率切换时间达到1μs,并且输出信号的相位噪声和杂波抑制指标不受影响。所设计的w波段相参频率步进频率源输出信号相位噪声-90dBc/Hz@10kHz、杂波抑制-55 dBc、本振频率切换时间1μs,能够为系统提供高质量的信号输出,使得系统的距离分辨率达到0.6 m以上,实现高分辨的成像。4、除输出频率以外,输出功率也是频率源的一个重要参数,尤其发射机的输出功率会决定系统的作用距离。本文提出了一种功率合成网络——相参式功率合成,实现了W波段的功率合成。采用4只输出功率为75 mW左右的MPATT放大器,实现输出250 mW功率的连续波信号输出,带宽60 MHz,合成效率达到80%,能够突破单个W波段固态功率器件的极限,并且具有一定实用价值。
詹铭周[2]2011年在《小型毫米波频率合成技术研究》文中研究说明频率合成源被誉为电子系统的心脏,其性能直接影响到系统的整机性能。随着毫米波理论、器件水平、新型封装技术与电路制作工艺的发展,频率合成源的性能不断提高。另一方面,目前毫米波无线通信、雷达、制导和测试等系统发展迅猛、需求紧迫,这些系统都对频率合成源提出了越来越高的要求。因此,研究毫米波频率合成技术具有重要的意义和紧迫性,也是国内外学者关注的焦点。本文的研究内容主要包括以下几个方面:1、本文结合频率合成方式的各自优缺点,研究了五种小型混合式频率合成方法,规避了单一频率合成方式的局限,为实现具有小型化、平面化、低相位噪声、低杂散、宽带和捷变频等性能的频率合成器提供了理论基础。研究了两种小型相参频率合成方法,突破了由传统变频-滤波技术实现的相参源的固有缺陷。在此基础上,提出了全平面集成的W波段频率合成源实现方法——采用多级倍频扩展频带的方法对微波频率源进行扩频来实现W波段频率合成源,该方案的构架为W波段频率合成源的实现提供了一种更好方式。2、研究了用于扩频的W波段低次倍频技术。首先,对比研究了MMIC式、平衡二极管式、自偏置平衡二极管式叁种W波段叁倍频技术,利用谐波平衡法对各电路进行了设计、分析与验证。这叁种方式中,自偏置平衡二极管倍频具有最佳变频损耗。第二,研究了一种平面集成W波段二倍频技术,采用单管倍频的方案,使用谐波平衡法研究并设计了低成本、小型化和低变频损耗的二倍频器,实验结果与预期吻合。第叁,将小型微波频率合成源×4×3扩频得到W波段倍频频率合成源;将小型微波相参频率合成源×2×2×2扩频得到W波段相参频率合成源。验证了两种实现W波段扩频源方法的正确性。3、在对W波段频率合成源的应用探索方面,提出了小型3mm导引雷达样机方案。为提高接收机的接收灵敏度,必须突破接收混频器的宽带、低变频损耗和低驻波这叁个关键技术指标。本文采用了五端口环形电桥作为平衡混频器的基本单元,提出了一种基于多线紧耦合结构的W波段宽带、低损耗的隔直/滤波器,采用该结构的平衡混频器比传统平衡混频器具有更宽带宽、更低变频损耗和更好的驻波特性。第二,在W波段大功率发射机的研究中,研制了W波段保护开关和W波段脉冲信号检波器,采用了多级注入锁定大功率IMPATT脉冲振荡器的方案,完成了在94.2±0.16GHz内,脉冲输出大于22W的发射机的研究。最后,通过对小型3mm集成导引雷达样机的外场实验验证了方案的可行性。4、低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic——LTCC)是微波毫米波高密度集成技术的研究热点与发展趋势之一。本文研究了微波毫米波LTCC电路的关键技术问题,包括层间垂直通孔过渡、层间耦合式过渡、子模块之间互连、不同传输线之间的互连、屏蔽等诸多问题。提出并验证了一种适合于DC～40GHz的层间垂直通孔互连结构;研究并验证了多种LTCC共面波导到矩形波导的过渡结构;提出了一种能够大大降低接地通孔数量的电路屏蔽措施;对LTCC滤波器的综合与设计做了详细的研究,并以实验验证了LTCC埋置滤波器。这部分研究成果为新型封装技术(LTCC)与毫米波电路的结合提供了有利的技术支持。5、提出利用LTCC工艺实现毫米波频率合成源。首先,研究了基于混频锁相环的微波LTCC频率合成源,并在LTCC多层基板上完成了制作,用实验结果验证了该方案的可行性;第二,提出了基于混频锁相+倍频的Ka波段LTCC频率合成方案,该方案在LTCC基板内部埋置了微波滤波器滤除混频支路中的谐波分量,在基板内部实现电源、信号、数字连接的分层交叉布线。实验结果与预期吻合很好,首次在毫米波频段报道了LTCC频率合成源。最后还对Ka波段LTCC频率合成器做了小型化设计,使体积和重量都减小了56%以上。
詹铭周[3]2007年在《W波段锁相倍频源技术研究》文中提出W波段是目前军用毫米波技术开发的高端，W波段系统的实现大多依赖于频率源的实现。国外，低相噪、宽频带、小型化、低功耗的锁相倍频源成为毫米波中小功率频率源的最佳实现方式。由于工艺限制，国内W波段频率源的主要实现方式仍然依靠Gunn氏锁相源，体积功耗较大，一般为点频，且不具有宽频带的潜力。本文的主要任务就是对低相噪、小步进、小型化、低功耗的W波段锁相倍频源展开研究。首先，本文对混频锁相环和带有附加噪声恶化的有源、无源器件的噪声模型作了分析和研究。以此为理论基础，制定了微波锁相再12次倍频的方案来实现W波段锁相倍频源。在第叁章中采用混频锁相、电磁兼容和电路双面安装等技术成功地解决了本课题的关键技术之一，即实现低相位噪声、小步进、低杂散、小体积、低功耗的微波混频锁相频综单元，保证系统在W波段有较好的相噪和杂散等指标。毫米波12次倍频链的实现以及降低变频损耗是本文的首要难点。本文对此进行了深入分析，采用了×4×3级联倍频的方式，在Ka波段四倍频中，使用MMIC倍频单片以简化设计难度并提高电路可靠性，实现了20dBm的功率输出和大于23dBc的谐波抑制；在对平衡式倍频的原理作了理论分析的基础上，研究了本课题的核心问题(W波段无源叁倍频器)，对嵌入到波导腔体结构内部的平衡二极管对的其外部匹配电路进行了3DEM分析，利用场路结合的方法对叁倍频器进行了设计和优化，提高了一次性设计的成功率。最后本文对W波段锁相倍频源进行了系统测试，以带附加噪声恶化的谐波混频器噪声模型为依据，分析了用频谱仪外混频法测得的相位噪声结果。测试结果表明，本文在98×95×27mm~3的体积内，实现了输出频率为92.4GHz～95.6GHz，步进40MHz的W波段锁相倍频频综源，在整个输出频率范围内，相位噪声指标优于-75dBc／Hz@10kHz，输出功率在-5.7dBm～-3.6dBm之间；在以输出频率中心15GHz的带宽内谐杂波抑制度达到50dB以上，功耗8W。相信本文的完成对W波段频综源的发展具有一定积极意义和推动作用。
张永鸿[4]2001年在《W波段频率源技术研究与应用》文中研究说明随着通信和雷达的发展，人们对毫米波频率源的要求越来越高。简单的毫米波固态源频率稳定度和相位噪声较差，难以满足要求，因此有必要研究以晶振为参考源的W波段频率源。 本文第一章中介绍了W波段固态频率源的概况，指出研制高质量频率源的必要性；第二章中对毫米波双端口振荡器进行了深入研究，研制成功W波段模拟和数字锁相源；第叁章针对W波段数字通信系统型号任务，研制成功W波段可直接数字信号调频的锁相源，大大降低系统成本；第四章对微波毫米波倍频器进行了研究；第五章中研制了W波段低相噪、低杂散的倍频源，并介绍了其在雷达系统中的应用。 本文首先对毫米波双端口耿氏谐波振荡器中的二次谐波和基波的相互作用进行了理论分析，研制成功高Q腔稳频的偏压调谐双端口振荡器和变容管调谐双端口振荡器。在此基础上研制的W波段模拟锁相源在偏离载波10kHz处的相位噪声达到-77dBc/Hz；而W波段数字锁相源具有体积小、可靠性高，便于工程应用的特点。对毫米波锁相环中锁相的谐波混频中频与毫米波信号的相位噪声关系进行了比较，指出了用锁相中频相位噪声代替毫米波锁相源指标的不妥之处。文中还针对W波段通信系统型号研制任务，对锁相源直接数字信号调频的可行性进行了理论分析，研制了高稳定、高可靠性、实用化的W波段直接数字调频锁相源。研制的W波段军用数字通信系统和民用频率跟踪系统具有成本低、可靠性高，便于应用的特点，并从实验角度证明了锁相源的直接数字信号调频理论的正确性。 其次，本文对用于倍频的双平衡混频器输出频谱进行了分析，证明它适合于偶次倍频。研制的P波段四倍频器倍频损耗为21.2dB，适合对晶振输出信号进行低相位噪声倍频。文中还分析了PIN二极管的倍频机理，用理想的开关模型对采用反向并联PIN二极管对的倍频器输出频谱和倍频损耗进行分析，指出了它适合于奇次倍频。研制的C波段PIN管五倍频器倍频损耗达到了10.6dB，S波段倍频源在偏离载波10kHz处，相位噪声达到-136dBc/Hz。利用PHEMT和混频二极管研制的U波段四倍频器最大倍频增益为3.5dB，经放大后输出功率可达40mW，满足W波段基波注锁倍频源的要求。文中还对倍频源的噪声和杂散来源进行了分析，并提出相应的解决办法，指出闪烁噪声对倍频源的影响。研制的W波段倍频源相位噪声达到了-98dBc/Hz＠10kHz，杂波抑制达到65dB，并成功地应用于某雷达系统中。 最后，对锁相源和倍频源进行了比较，指出了把二者结合是实现低杂散、低相位噪声毫米波频率源的有效途径。
马海虹[5]2007年在《W波段低相噪锁相频综技术研究》文中研究指明毫米波频率源是构成毫米波雷达通信系统的关键部件，对该技术的研究具有重要的现实意义。本文在分析毫米波锁相源相位噪声的基础上，开展了W波段低相噪锁相频综技术的研究。本文的主要贡献表现在以下几个方面：在分析频率合成技术的基础上，讨论了叁种锁相方案，并以X波段锁相频率源的研制过程为例，分析了混频锁相方法，明确指出了混频锁相过程中，微波射频信号、本振信号以及中频锁相信号叁者之间相位噪声的内在关系。相位噪声是频率合成器的重要技术指标之一，由于毫米波双环锁相频率源的系统构成复杂，各部件相噪特性对输出信号的相位噪声有不同的影响。本文针对毫米波双环锁相频率源，分析了其相位噪声的主要影响因素，并提出了一种估测毫米波锁相源相位噪声的便捷方法。与传统估测方法相比较，该新的估测方法利用了毫米波锁相源研制过程的微波频率源，以及微波本振源与毫米波VCO混频后的中频信号的相位噪声，简单易行。为验证其正确性和可行性，采用该估测方法对95GHz双环锁相频率源的相位噪声进行估测，并与传统的毫米波基波混频测试方法相比，二者吻合较好。通过对毫米波双环锁相源相位噪声的分析，指出了毫米波射频信号、微波本振信号以及毫米波的中频锁相信号叁者之间的相位噪声关系。明确指出，通过改善微波本振源的相位噪声，可以有效地改善毫米波锁相源的相位噪声指标。为验证该结论的正确性，采用低相位噪声的微波本振源，通过谐波混频方式，研制出95GHz低相噪毫米波锁相频率源，其相位噪声在偏离载波10kHz位置处优于-90dBc／Hz，该指标远远优于最初采用双环锁相方式获得的95GHz频率源的相位噪声指标，且优于目前公开报道文献中采用锁相方法达到的技术水平。DDS是获得捷变频率源的有效方法。本文采用混频方式，利用低相位噪声的微波倍频源做本振驱动信号，与微波VCO输出信号混频，然后对获得的中频信号进行锁相，同时，采用DDS输出信号作为锁相的参考频率，从而研制出低相位噪声的X波段捷变频率源。在W波段，由于频段较高，只采用DDS技术，难以实现频综源研制。本文结合PLL、DDS以及倍频等频率合成方法，首先在微波频段实现了低相位噪声频率源的研制，然后采用谐波混频方式，将微波本振信号和毫米波VCO基波信号混频，产生一个毫米波的中频信号。利用锁相电路对该中频信号进行锁定，从而实现了W波段信号的锁相，并实现了频率跳变，最终研制出了低相位噪声的W波段锁相频综源，其性能良好，在毫米波雷达系统应用方面具有广阔的前景。
杨帆[6]2008年在《W波段连续波相参多普勒雷达前端关键技术研究》文中研究表明W波段连续波相参多普勒雷达具有测速精度高的优点,广泛应用于多种测速场合。雷达前端是影响多普勒雷达性能优劣的重要部件。本文以研制高性能的W波段多普勒雷达前端为目标,在W波段连续波相参多普勒雷达前端方案,W波段相参频率源技术,W波段超外差接收机技术共叁个方面展开了研究。最后对成功研制的多普勒雷达前端进行总体指标测试,并对测速系统进行了介绍。W波段连续波相参多普勒雷达前端方案的研究中,主要是根据雷达的具体指标选取雷达前端的各个部件。比较了各个部件的不同方案的优缺点,进而提出了各部件的方案,最后提出了雷达前端的整体方案。W波段相参频率源技术研究中,主要是实现相参频率源所需要的各个模块方案的选取,各个模块的设计、加工与测试。并对由各模块级联而成的W波段相参频率源进行了测试。W波段超外差接收机技术研究中,对实现超外差接收机的混频技术及中频低噪声放大技术进行了研究。经过分析采用了合理的结构实现接收机中各个模块,并总结中频滤波器的仿真方法以加快设计速度。本文研究的工作涉及了DDS(直接数字频率合成器)、PLDRO(取样锁相介质振荡器)、混频、倍频、低噪声放大、滤波等技术,对其中一部分进行了深入的理论分析和实验研究,并总结了相关经验。本文对雷达前端,及多种微波毫米波电路的研制提供了一定的技术借鉴。
张晓[7]2010年在《S波段DDS及其在W波段频率源中的应用》文中提出频率合成是雷达、通信等电子系统实现高性能指标的关键技术,很多现代电子设备和系统的功能实现都依赖于所用的频率合成器性能。直接频率合成(DS)、锁相(PLL)和直接数字频率合成(DDS)是叁种常用的频率合成技术。DDS频率转换速度快、频率分辨率高,但其输出带宽窄、输出频率低和杂散较差。文中首先分析了几种基于DDS的捷变频技术方案。结合系统中W波段频率源的要求,提出了将DDS输出频率经上变频至所需工作频段的系统方案,并据此得出S波段DDS指标要求。然后对S波段DDS进行全面的方案论证,并针对相位噪声、杂散等系统主要指标作了可行性分析。根据要求,DDS芯片选择AD9858并用FPGA XC3S50控制其跳频功能的实现,其中FPGA的开发采用Verilog HDL硬件描述语言编程在开发工具Xilinx ISE中完成。功率控制芯片选择HMC470LP3,和放大器、混频器等器件来搭建S波段上变频链路。链路中几个比较关键的滤波器在详细分析方案中指标的可行性后定制,其余滤波器采用ADS、Filter-Solution等软件进行仿真设计。测试结果表明DDS两路输出信号相位噪声均优于-117dBc/Hz@10kHz。15xMHz信号杂散抑制优于75dBc,输出功率9dBm；S波段DDS输出信号功率-7.5dBm,杂散抑制优于55dBc,功率在0～31dB范围内变化时线性度良好。该S波段DDS应用于W波段脉冲源中,对文中所关心的由DDS引入杂散的抑制为55dBc；应用于W波段跳频脉冲源中,输出信号功率-20.33dBm,中心频率200MHz内杂散抑制50dBc,功率变化线性度良好。
黄刚[8]2016年在《毫米波雷达频率源设计》文中研究说明毫米波具有频带宽、短波长、抗干扰能力强和保密性好等优点,已经成功应用在火控雷达、精密雷达跟踪、导弹末端制导、直升机防撞以及毫米波通信等领域。毫米波频率源作为雷达通信系统核心部件之一,其性能好坏对系统发射信号质量以及接收机噪声系数、灵敏度和信噪比等关键指标有着重要影响。基于此,本文采用一种全新设计方法,利用混频和混频锁相环进行频谱搬移和相位锁定,设计并实现了一款低相噪、低杂散、窄步进,采用脉冲压缩体制的线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)相参毫米波雷达频率源。本方案中充分利用直接数字频率合成(Direct Digital Frequency Synthesizes,DDS)、锁相环(Phase-Locked Loop,PLL)技术以及FPGA技术等各自性能优势,有效降低了各级变频本振信号和可变脉冲信号产生的难度,又在输出频谱和跳频时间等关键指标上取得了较高的综合表现,并且通过引入DDS有效缓解了锁定时间和输出频率分辨率矛盾。提出了通过改变DDS输出频率、PLL参考分频比R和环路分频比N的多重调节方法,对DDS杂散进行有效抑制,保证了输出频带内高杂散抑制度的要求。论文的主要研究内容如下:(1)总结了毫米波频率源技术国内外研究现状和发展趋势,回顾了频率合成技术的发展历程,并对其性能指标进行了相应的比较,分析了DDS和PLL的工作原理及特性。(2)对现下比较流行的叁种混合式频率合成技术DDS激励PLL、DDS与PLL环外混频、PLL内嵌DDS方案进行了相应的理论论证和指标分析,总结出了其各自的优缺点,并在此基础上提出了一种能够充分满足本课题指标要求的设计方案,即采用DDS与PLL环外混频和上变频技术实现系统设计,最终完成毫米波发射信号输出。(3)对系统设计方案进行了详细的结构分析和方案论证,在此基础上完成了系统频谱规划、电平配置以及毫米波信号稳定性分析,并对链路中关键本振支路输出信号相位噪声进行了理论分析与估算,达到了设计指标要求。(4)整机系统分为微波和毫米波两个部分,分别给出了两个子系统中各个电路模块的原理图设计、相位噪声指标仿真、基于ADS的PLL锁定时间仿真、芯片器件选型依据以及窄带波导滤波器设计,并给出了系统软件(DDS、PLL)设计流程,最后分析了整机系统的兼容性。(5)给出了整机系统实物图,并对系统中本振信号、时钟信号和毫米波LFM雷达激励信号进行了相应的测试。测试结果表明:7.5 GHz信号输出功率14.78 d Bm,叁次谐波抑制48.8 d Bc,相位噪声-105.45d Bc/Hz@100k Hz;基带时钟信号中心频率75 MHz,功率15.35 d Bm,相位噪声-122.05d Bc/Hz@100k Hz;毫米波LFM信号带宽10 MHz,跳频时间优于10 us,带外抑制大于40 d Bc,均满足设计指标要求。综上所述,本课题成功设计了一款高性能、低杂散、捷变频毫米波雷达频率源,满足了实际工程需要,已成功运用于某车载毫米波气象雷达,为其它同类频率源设计提供了实际参考价值和借鉴意义。
陈波[9]2007年在《W波段低相噪锁相源》文中进行了进一步梳理频率合成技术是雷达、通信等电子系统实现高性能指标的关键技术之一，很多现代电子设备和系统的功能实现，都直接依赖于所用频率合成器的性能，所以高性能频率合成器是现代通信技术中一个很重要的研究方向。本文首先对锁相频率合成技术(PLL)和无源倍频技术的基本原理、特点等作了详细的分析。经过一次二倍频，两次叁倍频，一次五倍频后，得到C波段的输出频率。然后进行全面的方案论证，合理地设计了倍频链中各级功率分配指标，并针对输出功率、相位噪声、杂散等系统指标作了可行性分析。根据要求，选择锁相芯片ADF4106、二倍频芯片RK-2、奇次倍频选用HSMP3822和HSMP8202肖特基并联二级管对以及放大器等器件来搭建系统电路。W波段锁相源的研究，基于“基波锁相，谐波输出”的构想，提高频率源的工作频率，采用倍频方式、混频加锁相方案，克服了毫米波频段相位噪声较高、环路不易锁定的困难，保证系统在W波段有较好的相噪和杂散等指标。最后，对各部分电路的布局、接地等方面进行电磁兼容设计，通过反复调试程序及电路，基本实现了系统指标要求。毫米波锁相源最后达到的指标为：该频率合成器的输出频率为91.8GHz，功率可达10mW，相位噪声优于-84dBc／Hz@10kHz。
赵明华[10]2009年在《雪崩器件非线性效应及高次倍频机理研究》文中研究表明优质的毫米波频率源是毫米波系统与应用的关键部件，它的性能很大程度上决定了系统的性能。随着毫米波系统与应用的发展，对高频率稳定度、低相位噪声、低杂散、具有较高输出功率、性能稳定可靠的优质毫米波频率源的需求与日俱增。传统的毫米波频率源主要依靠雪崩振荡器和耿氏振荡器直接振荡获得，或通过多级的倍频放大链路将微波信号倍频至毫米波频段。雪崩振荡器和耿氏振荡器由于固有工作模式的限制，难以实现较高的频率稳定度和低相位噪声，同时电路结构复杂、体积大，不利于毫米波系统的小型化和集成化。倍频技术是一种获取优质毫米波信号的重要途径，它既可以降低毫米波设备的主振频率、扩展工作频段，又把微波设备所具有的优点，如高频率稳定度、调制特性等，扩展到毫米波频段。目前短波长毫米波、亚毫米波固态源主要依靠倍频的方式获得。传统的倍频放大链路虽然能够获得高频率稳定度、低相噪的毫米波信号，但其电路结构复杂，降低了系统的稳定性；同时还需要解决级间匹配滤波的问题，这在毫米波频段高端变得更为突出。雪崩器件作为一种产生毫米波固态源的重要功率器件，人们对它的非线性特性进行了广泛深入的研究并不断探索其新的应用领域；而利用雪崩效应中强烈的非线性电感特性产生能够达到毫米波频段的高次谐波以实现毫米波频段的高次倍频则是雪崩器件的一种新型应用。利用雪崩器件实现高次倍频不仅电路结构简单、倍频效率较高，还兼有振荡源较高输出功率、倍频放大链高频率稳定度、低相位噪声的优点；同时雪崩器件可稳定工作于30GHz-300GHz整个毫米波频段，具有良好的连续波和脉冲功率效率。因此雪崩高次倍频技术非常适于高性能的毫米波、亚毫米波系统。对于扩展新的毫米波频段，提高我国在短波长毫米波领域的研究和应用水平，雪崩高次倍频技术也是一种极具研究、应用价值的毫米波频率源技术。本论文旨在从理论上解决雪崩器件高次倍频机理、雪崩高次倍频非线性模型、高次倍频特性等基本问题。通过研究雪崩击穿效应中的载流子产生、倍增和输运特性、基波谐波互作用机理及能量转换规律、高次谐波提取方法、最佳工作条件等基本物理问题；阐明雪崩高次倍频的工作机理、定义雪崩高次倍频的工作模式、分析其工作特性及最佳工作条件；根据雪崩器件的物理工作机理，构建雪崩高次倍频非线性模型，建立相关仿真优化平台，对高次倍频特性展开研究；研究适于雪崩高次倍频的最优电路结构，研制相关实验样品，展开实验研究，并通过实验研究验证完善相关理论分析和非线性模型。本论文突破了毫米波频段非线性器件高次倍频的技术难题，提供了一种新型短波长毫米波频率源技术，对打破国外技术封锁，应用于军事和民用电子系统，具有重要的现实意义。论文的主要工作成果主要有：1．在理论上系统全面深入地展开雪崩器件非线性特性及高次倍频机理的研究。根据雪崩器件的物理工作特性，研究了雪崩器件高次谐波的产生机理、工作模式和能量特性；阐明了雪崩高次倍频的工作特性，明确定义了雪崩高次倍频的工作模式，研究了其等效电路模型，突破了毫米波频段雪崩高次倍频的关键技术。2．首次根据雪崩器件物理工作机理研究并构建了雪崩高次倍频模式的非线性模型，并根据国产雪崩倍频管工作特性，利用仿真优化平台，建立了雪崩高次倍频的仿真优化电路模型，基于该模型对雪崩高次倍频特性进行了仿真分析，并成功应用于W波段微带集成雪崩高次倍频器的研制。3．在帽结构振荡电路的基础上，提出了帽结构径向腔的电路结构，对其电磁辐射特性进行了研究分析，利用等效电路法，建立了其等效电路；通过精确的电磁仿真优化将其成功应用于W波段雪崩高次倍频器，获得了优良的性能。4．首次利用国产雪崩倍频器件对D波段雪崩高次倍频器展开研究，基于帽结构径向腔的电路结构，将雪崩高次倍频器的输出频率提升至120GHz，对开发两毫米波频率源进行了有益的研究与探索。5．首次实现了平面集成形式的W波段雪崩高次倍频器。基于微带对极鳍线过渡和共面波导单面鳍线过渡两种电路结构对雪崩高次倍频器的平面集成化进行了研究分析、仿真优化；研制了实验样品，获得了良好倍频性能；实现了雪崩高次倍频器的小型化、集成化。
参考文献：
[1]. W波段相参频率源技术及应用研究[D]. 吴涛. 电子科技大学. 2010
[2]. 小型毫米波频率合成技术研究[D]. 詹铭周. 电子科技大学. 2011
[3]. W波段锁相倍频源技术研究[D]. 詹铭周. 电子科技大学. 2007
[4]. W波段频率源技术研究与应用[D]. 张永鸿. 电子科技大学. 2001
[5]. W波段低相噪锁相频综技术研究[D]. 马海虹. 电子科技大学. 2007
[6]. W波段连续波相参多普勒雷达前端关键技术研究[D]. 杨帆. 电子科技大学. 2008
[7]. S波段DDS及其在W波段频率源中的应用[D]. 张晓. 电子科技大学. 2010
[8]. 毫米波雷达频率源设计[D]. 黄刚. 成都信息工程大学. 2016
[9]. W波段低相噪锁相源[D]. 陈波. 电子科技大学. 2007
[10]. 雪崩器件非线性效应及高次倍频机理研究[D]. 赵明华. 电子科技大学. 2009