高峰[1]2004年在《W频段混合集成VCO研究》文中进行了进一步梳理本文对W频段混合集成VCO进行了研究,在国内首先提出W频段微带集成耿氏管压控振荡器的设计方案,并进行了电路仿真设计、制作与测试。毫米波振荡源是毫米波系统的核心,是雷达、通信、电子对抗等毫米波系统的关键部件。在毫米波系统日益追求小型化、轻量化的今天,毫米波VCO的体积、重量面临新的要求,同时又需要保证较大的输出功率、较宽的调谐频带、良好的相位噪声以及利于系统集成。根据国内现有的工艺和器件条件,在W频段,采用耿氏管的平面混合集成VCO是一种良好的电路形式。本文首先综述了国内外W频段平面集成VCO的发展动态,对可用的有源器件进行分析,结合国内目前的工艺水平,选择耿氏管作为VCO的半导体有源器件。根据负阻振荡器的工作原理,本文对耿氏管进行负阻建模,并本着利于系统集成的原则,选取微带线作传输线,采用并联谐振的方案进行振荡器的谐振分析,使VCO在设定的中心频率起振。VCO采用变容二极管进行并联电调谐,并优化电路以获取较宽的调谐频带。本文还分析了W频段平面集成VCO设计中的输出转换、隔直电容、直流偏置等外围电路,该分析对毫米波微带电路设计具有通用的参考意义。依照前期的理论分析,文中对该VCO进行了仿真设计与测试,并通过对结果的讨论,为进一步研究提出了建议。
徐建华[2]2006年在《W频段平面混合集成压控振荡器研究》文中提出毫米波振荡源是毫米波系统的核心,是雷达、通信、电子对抗等毫米波系统的关键部件之一。在毫米波系统日益追求小型化、轻量化的今天,毫米波电路的体积、重量面临着新的挑战,毫米波系统全集成化的要求也日益迫切。同时我们也注意到,毫米波电路和系统通常使用在军备和国防上,国外特别是部分军事强国一方面大力发展本国毫米波技术,另一方面对我国实行技术出口限制,大到毫米波设备和系统,小到器件乃至元件。在这种形势下,国内自行开发和研制毫米波电路和系统显得尤为重要。本文就耿氏管、变容管以及键合引线的模型及参数分别进行了阐述,在对谐振回路进行仿真优化的同时,设计完成了一种适用于研制W频段低相噪平面集成VCO的高Q微带谐振器;选用梁氏引线变容二极管、国内自制W频段耿氏管芯片分别作为VCO的频率调谐和负阻元件,借助负阻振荡原理推导出正确的仿真方法,并采用并联振荡方案在ADS中对VCO进行了谐振分析,使之在所需调谐带宽内满足起振和稳定振荡条件。此外,文中还对W频段微带结构直流偏置网络、微带波导过渡等外围电路进行了仿真优化,设计方法和结论对毫米波微带电路设计具有通用的参考价值。最终,在微带线上制成了W频段平面集成体效应管压控振荡器,并进行了测试。文末分别就测试结果中的频偏及功率输出偏低等现象进行分析和讨论,并为相关课题的后续研究提出了几点建议。测试结果表明:该振荡器工作频率98.3～100.6GHz,调谐灵敏度约400MHz/V,线性度优于3.6%,带内最大输出功率0dBm,功率波动±1dB。本文首次采用国产体效应芯片,结合新颖的电路拓扑和组装结构,实现了W频段平面混合集成压控振荡器。从测试结果可以看出,此系列体效应管芯片在工作频率和输出功率上均有较大的发展潜力,随着国内半导体工艺的发展,其性能也将得到进一步提高,结合文中所设计W频段高Q微带谐振器,将来有望在微带上实现W频段低相噪集成压控振荡器。
徐建华, 谢俊, 徐锐敏[3]2005年在《W频段混合集成体效应管压控振荡器》文中指出本文介绍了一种W频段平面混合集成压控振荡器的设计方案,采用负阻振荡原理结合等效电路模型在ADS中进行设计。器件选用体效应管芯片和梁氏引线超突变结变容二极管,基片为厚度5mil的Duriod5880。文中给出了直流偏置电路、起振条件、调谐带宽的仿真和优化结果并对芯片散热问题进行了讨论。
蒋远灿[4]2018年在《W频段FMCW收发前端关键技术研究》文中认为毫米波调频连续波(FMCW)收发前端是毫米波FMCW雷达的关键组成部分,其性能对雷达整体性能有着重要的影响,因此对FMCW收发前端的研究具有非常重要的意义。本文从毫米波的特点及其应用背景出发,介绍了毫米波在通信与雷达中的应用。而W频段作为毫米波频段中相对传输损耗较小的四个大气窗口之一,具有十分广泛的应用。本文介绍了一种工作于W频段的调频连续波(FMCW)收发前端。首先分析了几种常见的雷达前端收发架构及FMCW信号实现方式并对其优缺点进行了对比之后,根据课题指标提出该系统前端的总体设计方案,采用模块化设计将系统分为微波FMCW调制源模块、W频段发射模块与W频段接收模块叁大模块。其中发射信号中心频率为93.3GHz,采用锯齿波调制且具有叁种可切换的波形形式,调制带宽与周期分别为 600MHz/2.5ms、300MHz/0.25ms 和 150MHz/0.25ms。接收模块采用二次下变频架构,一本振为中心频率95.7GHz的调频信号,波形形式与发射支路相同,与输入信号I/Q下混频至2.4GHz一中频,实现在W频段直接去调频接收。然后该一中频信号经中频处理模块与2.34GHz二本振再次下混频后得到60MHz二中频信号,最后输出送至基带信号处理。本文具体分析、制作和测试了各部分的电路。测试结果表明,该收发前端发射功率大于400mW,在工作频带内杂散抑制优于56dBc,相位噪声优于-81dBc/Hz@lkHz,-80dBc/Hz@10kHz,-95dBc/Hz@200kHz 和-124dBc/Hz@10MHz。接收增益和动态范围均大于60dB,噪声系数低于7dB。研制的该前端为W频段FMCW雷达提供了一种有效的射频前端解决方案。
徐建华, 徐锐敏, 谢俊[5]2006年在《W频段平面混合集成压控振荡器》文中认为本文介绍了一种用微带线实现的W频段平面混合集成压控振荡器。负阻器件为体效应管芯片,梁氏引线超突变结变容二极管选作频率调谐元件,电路制作在12×12mm~2Duriod5880基片上(h=5mil)。利用负阻振荡原理,结合变容管和体效应管等效电路模型,在ADS中对电路进行仿真和优化。测试结果表明,振荡频率98.3～100.6GHz,调谐灵敏度约400MHz/V,线性度优于3.6%,带内最大输出功率0dBm,功率波动±1dB。
喻梦霞[6]2006年在《毫米波引信前端收发组件》文中指出本文研究的毫米波收发组件是引信前端的重要组成部分。本文的工作围绕毫米波引信前端收发组件及其关键部件的研究展开。本文首先阐述了毫米波引信前端收发组件的工作原理，根据收发组件的技术指标，按照组件的设计原则提出了具体的设计方案，给出了组件的结构框图，并把组件分为几大模块来进行设计。本文研究了与组件相关的一些平面无源电路。设计了用于组件各模块电路及毫米波单片功率放大器中的微带功率分配／合成器；提出了几种新型的微带带通滤波器结构，给出了仿真和测试结果；其中一种在毫米波上实现的新型微带带通滤波器，通过加载电容而出现慢波效应，从而在不改变电路性能的情况下减小了电路的尺寸，因而使组件的结构安排更易实现。本文通过高频分析软件HFSS对引起对脊鳍线过渡谐振的几个参数进行了分析，得出了可供工程应用参考的设计曲线。此外，采用准静态模型计算了微带到微带互连双线结构的高频特性，其结果对毫米波微带集成电路的设计具有重要价值。本文还介绍了MMIC设计中常用的电容、电感和电阻等多种无源元件，给出了它们的等效电路模型和设计方法。通过运用PHEMT有源器件模型，设计、仿真、优化并通过国内自有的GaAs工艺线制做了Ka频段GaAs PHEMT单片功率放大器。讨论了输出功率较小的乙类倍频器，简述了微波场效应晶体管倍频器的理论，对倍频源相位噪声的影响作出了分析，获得了组件所需的毫米波倍频源。在介绍了微波集成混频器通常采用的肖特基势垒二极管的结构及等效电路的基础上，介绍了混频器的混频原理、主要技术指标及基本电路形式。毫米波0-π移相器是组件的关键部件之一，其性能的好坏将直接影响到组件的指标。本文研究了毫米波0-π移相器的移相误差、寄生调幅和开关时间对载波抑制度的影响，得出了有用的结论来指导毫米波0-π移相器的设计，最后的测试结果显示了理论分析的正确性。最后在前面单个部件分析设计的基础上，设计制作并测试了毫米波引信前端收发组件，测试结果显示本文所研制的收发组件完全满足项目技术指标要求。
吴凯敏[7]2008年在《W波段毫米波振荡器及SIW基谐振腔设计》文中进行了进一步梳理毫米波振荡源是毫米波系统的核心,是雷达、通信、电子对抗等毫米波系统的关键部件。在毫米波系统日益追求小型化、轻量化的今天,毫米波振荡器的体积、重量面临新的要求,同时又需要保证较大的输出功率、较宽的调谐频带、良好的相位噪声以及利于系统集成。根据国内现有的工艺和器件条件,在W频段,采用SIW基的平面混合集成振荡器是一种良好的电路形式。基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,简称SIW)是一种近年内出现的新型微波传输结构,可以广泛地应用于微波及毫米波电路中.它综合了矩形波导和微带线的一系列优点:和传统的矩形波导一样集成波导具有较高的品质因数和很小的辐射损耗;而它又和微带线一样具有体积小、重量轻、容易加工和集成等优点。基片集成波导的基本概念是利用基片的上下金属板和两排间隔一定距离的金属孔构成波导的金属壁,由于每排金属孔孔间距远小于波长,因此由缝隙泄漏的能量很小,这相当于内部填充了介质的矩形波导,所以能够用矩形普通波导实现的结构也都可以用基片集成波导来实现,比如功分器、滤波器、天线、耦合器、振荡器等。本文首先综述了国内外W频段平面集成振荡器的发展动态,对可用的有源器件进行分析,结合国内目前的工艺水平,选择耿氏管作为振荡器的半导体有源器件,设计了一个微带线谐振器平面结构式W波段毫米波振荡器,数值仿真了振荡器各电路单元及系统性能,制作出W波段毫米波振荡器,对其进行了实验研究,测量得到振荡器输出频率94.35GHz,输出功率-9dBm。针对微带谐振器Q值低的缺点,提出了基于SIW实现低损耗高Q值毫米波振荡器的思想,在全面分析了SIW中电磁传播特性等基本理论后,设计出一个高Q值的W波段毫米波SIW圆形谐振器结构,进一步设计出一种新型的基于SIW的W波段毫米波振荡器,并仿真出振荡器的电气性能。
金龙[8]2005年在《W频段接收机前端研究》文中提出本文是对W频段接收机前端进行研究。受器件和工艺的影响，该系统采用混合集成的方法研制。接收机前端的任务是将天线送来的92-96GHz高频信号变频到中频8-12GHz，要求系统有较高的灵敏度和频率稳定度。系统主要由高频带通滤波器、本振信号源和亚谐波混频器组成。文中对构成电路的鳍线及其不连续性和构成系统的叁个部分分别做了研究。 编制了一套用谱域法和经验公式法分析鳍线的计算软件。提出了采用径向基函数神经网络作为鳍线不连续性的网络模型。通过电磁仿真软件分析鳍线不连续性，获得神经网络需要的样本数据。鳍线不连续性的物理尺寸和频率作为输入变量，不连续性等效电路元件参数作为神经网络的输出变量，经过对神经网络的训练，最后可以由神经网络快速、有效地获得鳍线不同槽宽的跳变、凹槽和凸带的等效电路参数。经过训练后的网络可以模拟鳍线不连续性的网络特性，计算速度比直接用电磁仿真软件分析要快得多，使之能用于含有鳍线不连续性的电路设计和优化。 对于带通滤波器，采用E面滤波器的方式实现，首先用传统的模式匹配法设计了用于本振滤波的U频段滤波器，所设计的滤波器经现有商业软件的仿真，性能都符合要求。提出了可以用于复杂结构的神经网络模型综合方法设计E面滤波器，并提出了用反转神经网络输入输出变量的网络模型以简化滤波器的综合设计，避免了一次求解方程获得物理尺寸的过程，并以该方法设计了用于射频滤波的W频段E面带通滤波器，测试结果跟预期的结果符合的比较好。 本振源是采用高稳定的微波锁相，然后倍频到毫米波的方式实现。微波锁相源采用数字锁相集成电路PE3236实现。压控振荡器输出10.5GHz的微波信号经过HEMT器件倍频器获得所需要的42GHz信号，信号经过毫米波单片功率放大器以获得推动混频器的本振功率。输出采用对极鳍线的波导微带过渡，通过仿真认为影响过渡性能最重要的参数是对极鳍线余弦过渡线的长度。通过测试计算研制的本振源输出功率达到19dBm。 亚谐波混频器采用单脊鳍线的方式实现。先分析了肖特基势垒二极管对的特性，然后通过分别独立出射频网络、本振网络和中频网络的方法设计该混频器。即先用大信号方法设计本振网络，使之匹配混频用的肖特基二极管对，用谐波平
庞倩云[9]2015年在《基于射频对消技术的叁毫米接收机研究》文中认为接收前端在系统中具有关键性作用,并且随着毫米波的发展和研究,3mm接收前端的研究成为了毫米波技术应用领域的重要部分,基于现有的资料、器件和工艺,本文着重研究了3mm混合集成接收前端技术,并介绍了接收前端中的有源器件的原理和芯片的选择,采用混合集成的方式分别设计了下变频模块和本振链模块。在本论文中,第一章首先对毫米波和射频对消技术的发展及现状做了简单的陈述,然后对比了国内外3mm接收前端的发展动态,陈述了国内技术的不足,最后简述了论文的主要研究内容。第二章主要介绍了接收机前端的技术指标,并提出了本课题中各模块的整体结构和指标要求。第叁章主要介绍了系统中无源电路的设计,包括带通滤波器、微带波导过渡和功分器的设计,对其中两种不同微带结构的中频滤波器进行了加工测试,结果满足预期效果,最后简单陈述了无源芯片的选择。第四章、第五章介绍了各类有源器件的理论知识,并选择了本课题所需的有源器件,包括倍频器、低噪声放大器、功率放大器、混频器等,并对其中的主要器件倍频器、镜像抑制混频器等进行了加工测试,结果满足课题指标。第六章介绍了接收前端各部分的具体实施方案,并加工了实物,对其进行了测试,接收机前端测试结果基本满足指标要求,但VCO本振链测试结果不理想,需要寻求新的方法或者方案重新设计。第七章总结了本论文完成的工作,并简述了不足。总之,本论文的完成为以后的3mm接收前端的研究提供了一定的经验教训。
邬文俊[10]2017年在《3mm集成T/R组件设计与实现》文中研究指明3mm波长所对应的W频段位于大气窗口具有衰减小,易于传输等特点,因此该频段上电路与系统的设计成为热点。本文基于混合集成技术对3mm集成收发组件理论和设计进行研究,最终实现了组件电路设计与加工并完成了指标测试。在第一章简单介绍了毫米波的特点及其应用,然后对W频段收发组件在国内外的发展进行比较分析并以此作为铺垫引出本课题研究内容及意义所在。第二章阐述了发射机与接收机的理论,并重点介绍了接收机相关指标的物理意义,通过对多种收发方案的选择与比较,确定了3mm发射通道模块和接收通道模块初步设计原理框图。第叁章则对组件中涉及到的关键无源电路(波导到微带的过渡、高选择性带通滤波器、平面集成功分器)进行理论分析与测试验证。其中波导到微带过渡电路详细的阐述了两种结构(微带探针耦合结构与微带鳍线过渡结构)的设计思路并对装配过程中出现的问题提出了相应的解决方案;滤波器设计则主要介绍了E面金属膜片加载的带通滤波器理论设计与综合过程;功分器则分析并比较了常用的Wilkinson功分器与180度混合环共面结构功分器,前者没有集成薄膜电路工艺的隔离电阻使得性能表现很差,而180度混合环实测性能较好,可以用在组件中。第四章首先从稳定性与增益以及不同类型的放大器设计过程这叁个方面对放大器理论做比较详尽的阐述,然后对收发组件中用到的放大器与混频器芯片进行选择与指标分析,尤其是从输入功率、偏置条件等方面对低噪放、驱动功率放大器以及功率放大器的性能表现进行了分析,为后续章节收发方案设计做铺垫。第五章,单独对发射通道模块与接收通道模块进行电路方案设计与加工测试,并对两个模块测试结果进行分析,对发射模块出现的问题进行分析与解决后得到了最终的3mm集成T/R组件设计方案。最后对组件腔体与微带电路基片进行了设计、加工及装配并完成了大部分指标测试且均达到项目要求,对于无法测试的指标做出了相应说明。第六章,对本文完成的工作进行了总结,并对项目日后的完善与应用进行评估与建议。
参考文献：
[1]. W频段混合集成VCO研究[D]. 高峰. 电子科技大学. 2004
[2]. W频段平面混合集成压控振荡器研究[D]. 徐建华. 电子科技大学. 2006
[3]. W频段混合集成体效应管压控振荡器[C]. 徐建华, 谢俊, 徐锐敏. 2005年海峡两岸叁地无线科技学术会论文集. 2005
[4]. W频段FMCW收发前端关键技术研究[D]. 蒋远灿. 电子科技大学. 2018
[5]. W频段平面混合集成压控振荡器[C]. 徐建华, 徐锐敏, 谢俊. 2005'全国微波毫米波会议论文集（第二册）. 2006
[6]. 毫米波引信前端收发组件[D]. 喻梦霞. 电子科技大学. 2006
[7]. W波段毫米波振荡器及SIW基谐振腔设计[D]. 吴凯敏. 电子科技大学. 2008
[8]. W频段接收机前端研究[D]. 金龙. 电子科技大学. 2005
[9]. 基于射频对消技术的叁毫米接收机研究[D]. 庞倩云. 电子科技大学. 2015
[10]. 3mm集成T/R组件设计与实现[D]. 邬文俊. 电子科技大学. 2017
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