苗晓峰[1]2011年在《S波段镜频抑制混频器小型化的研究》文中进行了进一步梳理近年来,随着微波器件与技术的迅速发展,在现代雷达和通信等领域对微波混频器的要求也越来越高。为了降低系统噪声系数,提高系统接收灵敏度,超外差式的接收机模型在越来越多的通信系统中被广泛的使用,实现整机低噪声、抗干扰的最后难题就是对镜频干扰的抑制。但是在无线电通信中,由于信号频率较低,这样用微带线制作的镜频抑制混频器的结构尺寸就比较大,不利于集成化,为了减少接收机的体积,对微波镜频抑制混频器进行小型化就显得很有必要。本文首先对微波混频器中常用的巴伦做了简单的介绍。提出两种不同结构的小型化可调谐微带巴伦,它们同时具备了小型化和可调谐性的优点。单层结构和双层结构的可调谐微带巴伦分别在730MHz-1160MHz和620MHz-1020MHz范围内连续可调,巴伦尺寸分别为18.5mm×15.5mm和19.6mm×16.8mm。小型化有效的减小巴伦的尺寸,不仅节约了成本,更重要的是有利于电路集成。可调谐性使得同一个巴伦可以工作在连续不同的频率,增加了巴伦使用的灵活性,使巴伦性能得到很大的改善,具有许多的实际应用价值。接着,对微波混频器的工作原理和性能指标做了详细介绍,并主要对镜频抑制混频器进行了系统的理论分析,分别仿真和设计出了单平衡混频器、射频同相功分器、本振正交耦合器和中频正交耦合器,然后在此基础上成功的设计和实现了一个小型化的微波镜频抑制混频器。该混频器的尺寸为30.7mm×40.1mm,与未经小型化的微波镜频抑制混频器相比面积减少了77%,输入射频信号频率在2.85GHz-2.95GHz时,变频损耗小于7dB,镜频抑制度在20dB以上；接着对混频器的测试结果与仿真结果进行了比较和分析,二者结果基本上吻合,表明了本文设计方法的可行性和有效性。本文最后,对无源器件的制作工艺流程以及测试系统做了简要介绍,并对微波混频器主要性能参数以及可调谐微带巴伦的测试方法做了详细说明。
万亮[2]2002年在《微波镜频抑制混频器的研究》文中认为随着微波技术的发展，现代雷达、通信等微波系统对微波混频器的要求越来越高。尤其是随着“低噪声放大器——混频器——中频放大器”这种低噪声微波接收机模型的广泛使用，对镜频干扰的抑制已逐渐成为整机低噪声、抗干扰的最后难题。微波镜频抑制混频器能够在宽带，低中频情况下实现良好的镜频抑制功能，并且大大减少了接收机的体积，在当前微波领域非常具有发展前景。 本文介绍了混频二极管、微波混频器的工作原理，主要参数；分析了微波混频器的各种电路形式，参数的测量方法；对镜频抑制混频器电路的设计进行了详细的论述，并利用Ansoft公司的Serenade8.5软件优化并实际制作出X波段镜频抑制混频器。经过测试，性能良好，且实测结果与软件优化结果基本一致。这足以说明所选电路结构的合理性和Serenade8.5软件指导微波电路设计的有效性。
樊芳芳[3]2006年在《毫米波镜频抑制谐波混频器的研究》文中提出毫米波混频器是毫米波通信、雷达、电子对抗、测量等系统中的关键部件。而镜频抑制混频器能够在宽带、低中频的情况下实现良好的镜频抑制。采用毫米波镜频抑制混频器,可在保证镜频抑制性能的前提下,采用1次变频接收机,从而大大简化接收构成,减少本振数量,改善毫米波系统电磁兼容性,减小接收机体积、重量、功耗,并降低成本。高性能毫米波本振源实现难度大,成本高。采用亚谐波混频器(Sub-harmonic Mixer)可将本振频率降为基波频率的1/2或1/4,从而克服了直接采用毫米波本振源带来的困难,降低了射频接收机的技术难度和系统成本。本文首先介绍了一种毫米波段具有镜频抑制功能的四次谐波混频器的设计与实现。此镜频抑制混频器采用谐波混频器作为单元混频器,将本振频率降低为基频的1/4。镜频抑制混频器包含两个单元混频器,射频正交功分,本振同相功分,中频正交合成。通过设计控制单元混频器幅度和相位平衡,在固定低中频下,实现了宽带镜频抑制。该混频器主要采用微带混合集成电路,薄膜陶瓷基片制作。通过测试,当中频固定在70MHz,在射频大于4GHz带宽内,变频损耗小于11.2dB,镜频抑制度大于20dB。之后研究了采用HP公司的20-40GHz放大器芯片(HMMC-5040)设计制作PHEMT(Pseudomorphic High Mobile Transistor)变频器,通过测试,给出了实验结果,并通过实验验证了采用PHEMT二次谐波混频模式,实现上下混频的可行性。最后,介绍了基于PHEMT本振倍频放大,和PHEMT栅极基波混频器设计的毫米波段镜频抑制谐波混频器,并进行了MMIC仿真设计研究,最后给出了仿真设计结果和MMIC设计版图。文中详细介绍了镜频抑制混频器、谐波混频器以及PHEMT混频器的工作原理。利用微波电路仿真软件ADS(Advanced Design System)以及高频场仿真软件Ansoft HFSS完成毫米波混频器电路的设计、电磁仿真和电路优化技术。测试与仿真结果吻合较好,表明了本文设计方法的有效性。
管玉龙[4]2012年在《Ka波段谐波混频器设计与仿真》文中进行了进一步梳理单片微波集成电路简称MMIC，是一种把有源和无源元器件制作在同一块半导体基片上的微波电路。随着微波电路技术的发展，人们对于毫米波收发机的小体积、低重量的要求越来越高，将混频器集成在单片（MMIC)上，具有体积小,重量轻,可靠性高,稳定性好等优点，被广泛应用在电子战、导弹制导、相控阵雷达系统等军事领域和移动电话、无线局域网、全球卫星定位系统等民用领域。在毫米波频段，高性能的本振源设计比较困难，采用谐波混频技术可将本振频率降为基波频率的1/2、1/4甚至1/8，进而回避了毫米波本振源的设计难题；在抗干扰中镜像抑制技术尤为重要，因此将谐波混频技术与镜像抑制技术结合起来设计谐波镜像抑制混频器具有非常重要的意义。本文基于法国UMS公司0.15μm GaAs pHEMT工艺线设计了一款Ka波段四次谐波混频器。无源部分利用ADS二维全波仿真软件进行仿真，保证幅度不平衡度与相位不平衡度达到要求，生成S参数文件调入原理图与有源器件联合仿真。芯片设计采用相位平衡式镜频抑制混频器拓扑电路,威尔金森功分器为两个混频单元提供本振信号，提出了一种非等间距指结构的兰格电桥为两个混频单元的射频输入端。为减小芯片面积，芯片上的输出为中频两路正交信号，镜像抑制中频输出采用外置电桥合成输出，联合仿真结果表明：混频器在射频34~36GHz，变频损耗小于16.7dB，镜像抑制度大于23dB。针对利用反相并联二极管器件设计混频器存在隔离度差的缺点，本文通过在射频输入端设计带阻滤波器的方法，实现了射频口和本振口的隔离度大于48dB，验证了本文设计方案的可行性。
钱可伟[5]2006年在《X波段微波接收机前端的设计与调试》文中研究表明雷达,通信和武器制导系统的迅速发展,导致了在执行军事行动时迫切需要用微波接收机探测可能的各种威胁。因此,由于微波接收机在电子战中的各种应用,使它们成为一个重要的研究领域。除了微波功率器件之外,几乎所有的微波器件都可用在微波接收机的设计中。在微波接收机研制方面所取得的进展可以认为是器件和逻辑电路研究的产物,如何实现微波接收机的小型化,整体化和高精度始终是其重要发展方向。对接收机的各项指标,特别是对接收机射频前端的线性度指标要求也越来越高[1]。本文在Rogers5880的基板上将四个功能模块组合在一起,完成了对X波段信号(10.5GHz)的滤波,放大,混频,以及最后的低通滤波输出。实现了微波接收机射频前端的功能。这四个功能模块分别是:(一) 10.5GHz带通滤波器滤波器的主要矛盾是由它分隔频率的功能决定的,为了使分隔理想,一方面要求通带的衰减尽可能小,阻带衰减尽可能大,亦即通带和阻带的衰减差值要尽量大;另一方面要求通带和阻带之间衰减的变化应尽可能快,最好是陡峭的跳变,使阻带和通带的分隔十分明显。通过对各种带通滤波器电路方案进行比较,确定采用七阶平行耦合微带滤波器,并利用ADS,HFSS等工具进行了定量的理论分析和优化设计。(二)叁级联低噪声放大器根据微波LNA设计原理及指标要求,我们选用NE3210S01系列低噪声管,并采用叁级放大的形式,以期获得高稳定性,低噪声,高增益。运用ADS,Ansoft Designer等设计软件对放大器的级间匹配电路进行计算机辅助设计,不仅避免了繁琐的手工计算,而且通过自动优化与容差分析,缩短了实验过程,加快了研制进度。(叁)镜像抑制混频器镜像抑制技术,能使有用的信号被更充分的利用,最大限度地抑制镜像干扰信号。本文用四只二极管制作了镜像抑制混频器,对3dB正交耦合电桥进行了ADS优化设计,保证了输出的幅相平衡。混频管采用HSMS-8101,工作频率为
谢晗菁[6]2009年在《8mmT/R组件的研究与设计》文中研究表明收发组件在雷达、通信、导航、卫星地球站、电子对抗设备等系统中有着广泛的应用。本文的工作围绕毫米波收发组件及其关键部件的研究展开。根据设计指标,结合现有基础条件,并通过综合方案比较,提出了毫米波收发前端的设计方案。为实现高灵敏度和高镜频抑制,组件采用超外差结构,接收和发射采用二次变频方案,将整个组件分为中频电路,射频电路,频率源和电源等几个模块。系统工作于时分双工模式,完成发射信号的上变频,功率放大,接收信号的低噪声放大和下变频,并阻止带外信号的干扰和抑制本振信号的泄露等功能。T/R组件作为天线和信号处理之间的通道,要实现毫米波信号的发射和接收,并达到一定的功率和灵敏度,同时具有高镜频抑制,低噪声,低杂散等特点,研制难度较大。本课题设计和实现了毫米波TR组件,对组件的结构、杂散抑制、低相位噪声频率源和毫米波微带-同轴-波导过渡进行了较为深入的研究,在此基础上制作的8mmT/R组件,实验结果显示,在接收通路中,能提供大于30dB的增益,噪声系数小于8dB;发射通路提供大于40dB的增益,发射功率可达27dBm。相位噪声水平均优于-73dBc/Hz@10kHz。由于混频之后均有滤波器,且毫米波滤波器采用腔体滤波,组件中杂散抑制大于50dBc。系统工作稳定,性能良好。
李帆[7]2018年在《宽带微波光子混频系统设计与实现》文中研究表明随着微波光子学近几年的研究与发展,对射频系统及其相关技术产生了深远的影响。相比传统射频信号处理技术而言,微波光子学所衍生出的微波光子技术具有带宽大、灵活性强、损耗低的显着优势,表现出前所未有的优越性能。因此,研究在射频系统中应用微波光子技术具有重要的理论价值和意义。本论文设计并实现了一种宽带微波光子混频系统。首先本论文对该系统所涉及的微波光子混频技术进行了简要介绍与分析。接下来,本论文研究了目前研究人员已有的微波光子混频方案,基于调制器并联结构设计了一种上下变频一体化的混频方案,并对该方案实现上变频和下变频时的工作原理分别进行了理论分析。同时,本论文采用基于C#语言的WinForm框架和基于Cortex-M7架构的STM32F746IGT6型号单片机,着重完成了宽带微波光子混频系统的控制模块的设计与功能开发,主要包括上位机软件和硬件两部分。只需通过在上位机界面输入预期的设置指令,即可实现对整体系统中的叁处可编程光滤波器的通带中心频率进行实时控制。相比该款光滤波器官方提供的设置(控制)工具,本控制模块硬件部分的体积仅为其5%,共0.00015m3;模块整体的功耗仅为其15.2%,不超过2.5W;对外通过1个USB接口即可并行控制3个光滤波器的中心频率。除此之外,本控制模块的软件部分具有指令预先设置、功能扩展性高、代码移植迅速的优势,这使得整体系统的上下变频功能更加灵活、可操作性强、系统升级更加快捷。最后,本论文首先对控制模块进行了多组测试,确定该模块能在193390GHz至193425GHz的频率范围内对光滤波器中心频率实现稳定控制。并对宽带微波光子混频系统的上下变频功能进行了测试,根据结果确定了该系统的上下变频一体化功能、噪声系数及其整体性能均达到本文预期要求。
郭凡玉[8]2012年在《K波段镜频抑制谐波混频器的研究》文中指出混频器是微波通信、遥感、遥控、雷达、微波测量等电子系统的重要部件，其变频损耗、镜频抑制度、噪声等参数的好坏将直接影响上述电子系统的性能。本文介绍了混频器的国内外发展动态，混频器的基本理论，以及分析方法，同时分析了不同混频电路的特点，以及它们之间存在的差异。根据前面的分析和课题指标的实际要求，本文选用了谐波混频器与镜频抑制混频器相结合的谐波镜频抑制的方案。文中给出了详细的仿真优化步骤。利用ADS软件和HFSS软件仿真了二次谐波镜频抑制混频器和四次谐波镜频抑制混频器，这些混频器分别由两个单元谐波混频器、射频正交功分器、中频正交合路器、本振同相功分器组成。谐波混频器采用反相并联二极管对作为变频元件，实现频率变换。射频正交功分器由一个威尔金森功分器和一段四分之一射频波长的微带线组成，实现功率分配和相位正交。为了避免该功分器两支路之间出现强耦合，其结构采用变形的威尔金森功分器。同时，本振同相功分器采用威尔金森功分器，中频正交合路器采用集总参数移相器和集总参数威尔金森功分器。本文采用混合集成电路，基片采用Rogers RT/Duriod5880研制了两款混频器。测试结果显示，在射频带宽20~21GHz内，二次谐波镜频抑制混频器变频损耗低于11.8dB，镜频抑制度高于20dB；四次谐波混频器变频损耗低于14dB，镜频抑制度高于21dB，其结果达到了计划指标要求，从而验证了本文的研制方案的可行性和理论分析的正确性。
唐伟[9]2006年在《小型化X波段导航雷达接收机技术研究》文中研究表明本文的主要目的是研究某型船用导航雷达接收机前端的小型化技术，在确保该接收机前端性能指标的基础上，尽量降低该接收机前端的生产成本，为后续的批量生产奠定基础。 论文首先讨论了雷达接收机前端技术的发展及其在船用导航雷达领域的应用情况，介绍了本文的研究意义。以此为根据结合课题需要和实验室的测试条件，确定了接收机前端结构的设计方案。第二章介绍了微波压控振荡器的工作原理，详细分析了本地振荡器的相位噪声指标对接收机前端性能的影响，以及振荡器电路中影响相位噪声的因素，并据此设计了本文所需要的X波段微波压控本振源。第叁章介绍了微波混频器及镜频抑制混频器的工作原理，讨论了设计微波镜频抑制混频器中应该注意的一些问题。第四章介绍了微波限幅器及低噪声放大器的基本原理，分析了影响雷达接收机噪声性能的一些因素。第五章给出了某型船用导航雷达接收机前端的总体设计方案及详细的设计过程。经测试，该接收机前端的噪声系数为5.5dB，变频增益为5dB，镜频抑制度为19dBc，均超过了系统要求的指标(噪声系数7.5dB，变频增益3dB)。将本文设计的接收机前端安装在某型船用导航雷达系统上进行实测，在-40～70℃温度范围内雷达工作正常。最后分析了该接收机前端设计中尚存在的问题，指出了系统设计改进的方向和方法。
刘宇[10]2009年在《Ka频段收发信机单元电路单片集成电路研究》文中指出基于GaAs PHEMT(赝匹配型高电子迁移率管)工艺制作的微波／毫米波单片集成电路(MMIC)具有优异的高频特性、功率特性和低噪声特性,因此被广泛的应用于毫米波通信系统、毫米波雷达系统等领域。本文设计了若干Ka频段收发信机单元部件MMIC,通过商用的0.2μm GaAs PHEMT和0.15μm GaAs PPHEMT(功率PHEMT)工艺实现流片并完成测试。同时研究了多功能单元的集成技术、非线性稳定性分析技术和提高单元电路稳定性技术。主要内容摘要如下：(1)研究了非线性稳定性分析方法,并通过增加可变终端阻抗进行了改进,使仿真环境更接近于MMIC的实际使用情况,可得到更实际的仿真结果。(2)研究并完成了Ka频段镜频抑制二次谐波低噪声下变频器芯片,该芯片实现了Ka频段低噪声放大(LNA)及镜频抑制平衡式混频等多个功能单元的单片集成,面积仅为2mm×1.5mm。其中低噪声放大单元采用两级共源放大拓扑结构,偏置采用电阻分压方式；镜频抑制平衡式混频单元采用小型化Marchand Balun和阻性PHEMT器件构建偶次谐波混频单元,并应用Lange耦合电桥实现镜频抑制混频器的宽带特性；同时,利用改进的非线性稳定性分析方法指导上述功能单元的级联电路设计。测试表明,该芯片在整个30～40GHz频段内变频损耗小于10dB,镜频抑制度大于15dB。(3)研究并完成了Ka频段400mW功率放大器芯片的设计,该芯片采用片上功率合成技术,在35GHz处,小信号增益大于6dB,饱和输出功率大于26dBm。(4)研究并完成了Ka频段瓦级功率放大器芯片的设计,该芯片采用片上功率合成、模拟负载牵引和改进非线性稳定性分析等技术实现,并在功放输出端设计了一个低频及谐波抑制电路,可有效抑制低频振荡和提高谐波抑制度。实验结果表明,在28～31GHz范围内,小信号增益大于15dB,在28～29GHz范围内,饱和输出功率大于30dBm。(5)研究了提高MMIC中传统CS/CG有源Balun宽带相位特性的方法,基于该方法设计完成了新颖的超宽带平衡式二倍频器芯片。该芯片由CS/CG Balun、两个FET倍频单元、分布式放大单元和两级共源放大器组成；实现了超过4个倍频程的倍频特性,并具有奇次谐波抑制功能。测试显示该倍频器芯片可工作在输入频率为1.5-25GHz的频带内。输出3dB带宽为4～42GHz,倍频增益大于0dB。
参考文献：
[1]. S波段镜频抑制混频器小型化的研究[D]. 苗晓峰. 山西大学. 2011
[2]. 微波镜频抑制混频器的研究[D]. 万亮. 合肥工业大学. 2002
[3]. 毫米波镜频抑制谐波混频器的研究[D]. 樊芳芳. 电子科技大学. 2006
[4]. Ka波段谐波混频器设计与仿真[D]. 管玉龙. 电子科技大学. 2012
[5]. X波段微波接收机前端的设计与调试[D]. 钱可伟. 电子科技大学. 2006
[6]. 8mmT/R组件的研究与设计[D]. 谢晗菁. 电子科技大学. 2009
[7]. 宽带微波光子混频系统设计与实现[D]. 李帆. 北京邮电大学. 2018
[8]. K波段镜频抑制谐波混频器的研究[D]. 郭凡玉. 电子科技大学. 2012
[9]. 小型化X波段导航雷达接收机技术研究[D]. 唐伟. 电子科技大学. 2006
[10]. Ka频段收发信机单元电路单片集成电路研究[D]. 刘宇. 电子科技大学. 2009
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