本文選題：檢波器 + 功率檢測��； 參考：《東南大學》2017年碩士論文

【摘要】：隨著電子與通信技術的迅速發(fā)展,系統(tǒng)工作頻率不斷向微波毫米波高端推進,W波段接收前端關鍵技術及應用課題已成為國內外專家、學者的研究熱點。毫米波接收前端主要完成頻率變換與濾波功能,以便后續(xù)電路解調和放大。除了低噪放以外,混頻器和檢波器也是毫米波接收機中的關鍵部件。結構簡單、可靠性好、集成度高、變換損耗低是毫米波接收組件的設計要旨。因此,研制高靈敏度的檢波器與低變頻損耗的諧波混頻器對毫米波接收技術的發(fā)展有重要的現(xiàn)實意義。本文立足于國內現(xiàn)有技術條件,分別研制了 W波段寬帶高靈敏度檢波器與低變頻損耗諧波混頻器,并應用于W波段接收前端組件。本文主要研究工作包括:1、基于AvagoTech.公司的零偏置肖特基勢壘二極管HSCH-9161,針對寬頻帶、高靈敏度的設計要求,采用改進的超寬帶阻抗匹配網絡,研制成功了 75GHz～103GHz高靈敏度檢波器。在傳統(tǒng)的波導-鰭線-微帶過渡結合多級低阻抗線的匹配電路方案的基礎上,引入多支節(jié)阻抗調配電路,利用三對λRF/4支節(jié)與其后的多級阻抗線共同組成匹配網絡,從而改善寬帶匹配效果,提高檢波器靈敏度。輸出端低通濾波器采用多級扇形線結構,用于阻擋射頻輸出信號及由二極管非線性特性產生的諧波分量�；诙䴓O管非線性等效電路模型,采用場路結合的仿真分析方法,對鰭線、寬帶匹配網絡及低通濾波器等電路進行了一體化仿真分析與優(yōu)化。對加工、組裝完成的W波段檢波器進行了實驗測試,在射頻輸入功率為-30dBm條件下,在75GHz～103GHz頻率范圍內,檢波電壓靈敏度高于1000mV/mW,且在82GHz處,最高檢波電壓靈敏度約為7000mV/mW。2、采用上述高靈敏度檢波器的電路設計方案,根據實際工程項目的需要,應用功率檢測的特性,成功研制了兩種W波段的檢波電路,其一為功放輸出功率監(jiān)測電路,其二為低噪聲放大器保護電路。按照系統(tǒng)設計要求,分別設計了具有不同耦合度的微帶耦合器,并采用場路結合的方法,對檢波電路和耦合器電路進行了一體化仿真分析。微帶耦合器主要用來耦合部分射頻功率用于監(jiān)測,并將耦合端信號饋入檢波電路中轉換為直流信號,以供后級視頻放大器放大。對帶有功率監(jiān)測功能的功放模塊進行了實驗測試,93GHz處,當功放輸出功率范圍為0.66dBm～21.66dBm時,檢波輸出電壓為96.9mV～4050.0mV。96GHz處,當功放輸出功率范圍為1.06dBm～21.55dBm時,檢波輸出電壓為87.8mV～2470.0mV。對帶保護功能的W波段低噪聲放大器進行實驗測試,在75GHz～80GHz頻帶范圍內,低噪聲放大器線性增益典型值為7.1dB～12.2dB。當?shù)驮肼暦糯笃鹘咏柡蜁r,76GHz頻點處檢波輸出電壓為376mV,79GHz頻點處檢波輸出電壓為323mV。對應不同的射頻頻率,兩檢波電路輸出電壓隨輸入功率增大呈指數(shù)關系上升,滿足實際應用的需求。3、選用基于反向并聯(lián)GaAs肖特基二極管對的單片集成混頻器芯片,研制了一款W波段二次諧波混頻器。實驗研究表明,固定中頻頻率為12GHz時,諧波混頻器變頻損耗為9.6～12.5dB。固定本振頻率為35.85GHz,對應中頻頻率為4GHz～12GHz時,變頻損耗為9.9～11.7dB。4、基于W波段諧波混頻器的設計基礎,為降低接收模塊的噪聲系數(shù),本文將諧波混頻器與低噪聲放大器集成在一起,研制了一種W波段下變頻模塊,并對其進行了測試。固定本振頻率為35.85GHz,中頻輸出頻率為3.3GHz～8.3GHz時,實測變頻增益為1.7dB～6.2dB。根據調頻連續(xù)波接收系統(tǒng)的要求,基于上述測試基礎,將帶保護功能的低噪放模塊與下變頻器級聯(lián),組成了一套W波段接收前端。經測試,在最佳本振功率9dBm驅動下,固定本振頻率為35.85GHz,在75～80GHz射頻帶寬內,實測鏈路變頻增益為11.8dB～15.8dB,輸入功率1dB壓縮點為-23dBm。當接收鏈路處于正常安全工作區(qū)域時,檢波輸出電壓低于50mV;當射頻輸入功率接近鏈路功率壓縮點時,檢波輸出電壓高于79mV,從而可以利用檢波輸出電壓來實現(xiàn)低噪放的有效保護。
[Abstract]:With the rapid development of electronic and communication technology , the operating frequency of the system is continuously advanced to the high - end microwave millimeter wave , and the key technology and application of W - band reception front - end have become the key components in millimeter wave receiver . A W - band subharmonic mixer is designed based on the design of a W - band harmonic mixer . The output voltage of the harmonic mixer is from 9.9mV to 12.2dB when the output power of the amplifier is 1.06dBm 锝，

本文編號：1791428