本文關鍵詞：射頻集成前端關鍵技術研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：射頻集成前端在無線通信、軍用雷達、能源探測,生物醫(yī)療,安全防護,空間遙感以及天文觀測等領域有著廣泛的應用。隨著微波低頻段頻譜資源日益緊張,前端電路進而轉為到更高的毫米波,亞毫米頻段發(fā)展,相關的射頻系統不斷涌現。毫米波,亞毫米頻段的射頻系統具有更寬的帶寬資源,更高的分辨率,更小的體積,憑借其資源帶寬上的優(yōu)勢使得世界各國競相開展相關技術的研究。亞毫米波由于自身的物理特性和寬帶的頻譜資源,使得其在高速無線通信,雷達等領域存在巨大的應用潛力。亞毫米波射頻集成前端是實現亞毫米波信號收發(fā)的基礎硬件電路平臺,其電路的實現涉及微波,毫米波以及亞毫米波多個頻段的頻率變換和能量轉換,是一門綜合性的集成技術,對亞毫米波技術的應用推廣具有基礎決定性作用。本論文針對這一應用需求,圍繞著亞毫米波射頻集成前端中的幾個關鍵技術:包括亞毫米波HEMT器件模型與電路,毫米波功率合成/功分及毫米波倍頻源展開研究,為后續(xù)亞毫米波前端收發(fā)系統的整體電路集成提供相關理論和技術基礎。具體研究內容包括以下幾個方面:1.以HEMT器件工作原理為基礎,選擇合適的小信號等效電路模型拓撲,并從理論上詳細分析了模型各參數的提取方法。針對在亞毫米波頻段直接建立HEMT器件模型所面臨的測試S參數誤差大、重復性差的缺點,本文采用外推法建模解決這一問題。通過增加晶體管的截止頻率與最大振蕩頻率做為新的約束參量,以提高外推建模的精確性,并采用兩組HEMT器件的測試S參數對外推建模方法進行了驗證。2.以矩形波導與平面?zhèn)鬏斁�之間的轉換電路為出發(fā)點,研究寬工作頻帶、多合成路數的毫米波功率合成網絡。提出了波導-帶狀線、波導-懸置帶線、波導-接地共面波導,波導-基片集成波導四種寬帶轉換電路,并將波導-接地共面波導轉換電路應用于兩路波導功率合成。另外,所提出的基于波導-基片集成波導轉換電路的四路波導功率合成網絡具有工作頻帶寬,損耗低,結構緊湊,散熱好的優(yōu)點,可以用于毫米波多路功率合成放大電路中。3.實現了多種性能優(yōu)異的波導功率分配器。針對傳統波導功率分配器存在工作帶寬窄、隔離度差的缺點,本文提出將具有高隔離度、寬頻帶優(yōu)點的平面功分器與金屬矩形波導結構相結合實現高隔離度,寬頻帶毫米波波導功分器。相對于傳統E面波導功分器單一異相輸出的特點,本文提出的E面波導功分器能夠分別實現同相和異相輸出,這為實際應用提供了更多的靈活度。同時,該同相/異相波導功分器都具有寬工作帶寬,高隔離度以及良好的端口輸入輸出匹配特性。4.實現了低相位噪聲毫米波倍頻源。首先提出了一種基于基片集成波導(SIW)雙模濾波器的振蕩器,濾波器作為振蕩器反饋環(huán)路的選頻單元,調節(jié)雙模濾波器兩個模式(TE102和TE201)的諧振頻率使濾波器的通道邊緣形成高群時延峰,基于此高群時延峰設計的振蕩器,其相位噪聲性能得到了顯著提高。另外,采用背靠背雙工器結構設計雙頻振蕩器,由于背靠背雙工器形成的兩個子通道相互隔離,能夠抑制兩個輸出信號頻率之間的非線性交調。采用功率合成技術提高毫米波三倍頻器的輸出功率。在這基礎之上,將低相位噪聲振蕩器與三倍頻器集成作為倍頻源輸出高質量毫米波信號,并進行了實驗驗證,測試結果顯示該毫米波倍頻源在相位噪聲性能方面具有較大優(yōu)勢。
【關鍵詞】：HEMT器件 功率合成網絡 波導功率分配器 倍頻源
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN73;TN626
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-26
• 1.1 研究背景及現狀13-23
• 1.1.1 亞毫米波HEMT器件13-14
• 1.1.2 功率合成技術14-19
• 1.1.3 波導功率分配器19-20
• 1.1.4 倍頻源20-23
• 1.2 本論文的研究內容與結構安排23-24
• 1.3 本文的主要貢獻和創(chuàng)新24-26
• 第二章 亞毫米波HEMT器件26-43
• 2.1 引言26-27
• 2.2 HEMT器件的原理27-30
• 2.2.1 InP基HEMT器件結構27-29
• 2.2.2 HEMT器件特性29-30
• 2.3 HEMT小信號等效電路模型與電路30-42
• 2.3.1 去嵌入技術30-33
• 2.3.2 小信號等效電路模型參數提取33-37
• 2.3.3 外推法小信號電路模型37-42
• 2.4 本章小節(jié)42-43
• 第三章 功率合成寬帶傳輸網絡43-83
• 3.1 引言43-49
• 3.2 功率合成基本理論49-54
• 3.3 波導與平面?zhèn)鬏斁�轉換電路54-75
• 3.3.1 波導-帶狀線轉換電路單元55-59
• 3.3.2 波導-懸置帶線轉換電路單元59-61
• 3.3.3 波導-接地共面波導轉換電路單元61-65
• 3.3.4 波導-基片集成波導轉換電路單元65-75
• 3.3.4.1 WG-SIW垂直型67-69
• 3.3.4.2 WG-SIW直線型69-75
• 3.4 毫米波多路功率合成75-82
• 3.4.1 基于WG-GCPW轉換兩路功率合成76-78
• 3.4.2 基于直線型WG-SIW轉換四路功率合成78-82
• 3.5 本章小節(jié)82-83
• 第四章 寬帶波導功率分配器83-105
• 4.1 引言83-86
• 4.2 毫米波波導功分86-100
• 4.2.1 基于WG-SIW/HMSIW轉換波導功分器88-97
• 4.2.2 基于WG-SIW轉換波導功分器97-100
• 4.3 實驗結果與分析100-104
• 4.4 本章小節(jié)104-105
• 第五章 基于功率合成毫米波倍頻源105-151
• 5.1 引言105-109
• 5.2 微波振蕩器109-136
• 5.2.1 微波振蕩器設計基本原理109-116
• 5.2.1.1 反饋式振蕩器109-112
• 5.2.1.2 單端口負阻振蕩器112-113
• 5.2.1.3 二端口負阻振蕩器113-114
• 5.2.1.4 低相位噪聲振蕩器設計方法114-116
• 5.2.2 基于SIW雙模濾波器的反饋式振蕩器116-125
• 5.2.2.1 方案提出116-117
• 5.2.2.2 SIW雙模濾波器117-121
• 5.2.2.3 整體電路仿真設計121-123
• 5.2.2.4 測試結果與分析123-125
• 5.2.3 基于背靠背雙工器結構的雙頻振蕩器125-136
• 5.2.3.1 方案提出125-126
• 5.2.3.2 CSRR-loaded SIW雙工器126-129
• 5.2.3.3 整體電路仿真設計129-133
• 5.2.3.4 測試結果與分析133-136
• 5.3 基于功率合成的毫米波三倍頻器136-149
• 5.3.1 倍頻器基本理論136-139
• 5.3.1.1 非線性電阻倍頻理論136-138
• 5.3.1.2 基于肖特基二極管三倍頻理論138-139
• 5.3.2 方案提出139-142
• 5.3.3 功分濾波等電路單元142-145
• 5.3.4 三倍頻仿真與測試145-149
• 5.4 毫米波倍頻源實驗與結果分析149-150
• 5.5 本章小結150-151
• 第六章 總結與展望151-153
• 致謝153-154
• 參考文獻154-170
• 攻讀博士學位期間取得的研究成果170-173

【相似文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 ;寬帶電阻性功分器[J];國外電子元器件;2000年06期

2 劉涓,呂善偉;一種實現寬頻帶功分器的新方法[J];電子學報;2004年09期

3 趙懷成;趙建中;吳文;;加載感性金屬柱的毫米波T形波導功分器的設計[J];探測與控制學報;2006年02期

4 周自剛;廖旭;任學藻;胡小俊;段旭梅;;離子交換玻璃波導1×4光功分器的研制[J];西南科技大學學報(自然科學版);2006年01期

5 王群杰;金謀平;張立新;王小陸;;一種米波功分器的小型化設計[J];火控雷達技術;2007年01期

6 安建;王光明;張晨新;張鵬;;基于復合左右手傳輸線小型化功分器的設計[J];微波學報;2008年06期

7 饒睿楠;高永強;;寬帶功分器的設計與仿真[J];火控雷達技術;2008年04期

8 焦永昌;廖小平;;微波功分器的模擬與設計[J];傳感技術學報;2008年03期

9 趙晨星;;奇等分微帶功分器的仿真設計[J];電訊技術;2008年07期

10 朱德才;王自成;蒿正偉;朱明;;一種新型毫米波寬帶三路等分功分器[J];科學技術與工程;2008年15期

中國重要會議論文全文數據庫 前10條

1 盧山鷹;李錫華;李霞;周強;江曉清;王明華;;1×N級聯Y分叉光功分器的新型設計[A];大珩先生九十華誕文集暨中國光學學會2004年學術大會論文集[C];2004年

2 李林翠;;濾波功分器設計[A];中國工程物理研究院第七屆電子技術青年學術交流會論文集[C];2005年

3 馮文文;李磊;;寬帶一分三功分器的設計[A];2009年全國天線年會論文集（下）[C];2009年

4 趙晨星;;奇等分微帶功分器的仿真設計[A];2007年全國微波毫米波會議論文集（上冊）[C];2007年

5 楊秀麗;傅積榮;董言寧;董鳴;葛建民;李銘祥;韓建國;;帶移相功能的微波功分器的研究[A];2011年全國微波毫米波會議論文集（上冊）[C];2011年

6 唐先發(fā);;寬頻微帶三等分功分器的設計[A];中國工程物理研究院科技年報（2005）[C];2005年

7 毛小丹;王明華;郝寅雷;;玻璃基光功分器的更小化設計研究[A];全國第十三次光纖通信暨第十四屆集成光學學術會議論文集[C];2007年

8 吳繼國;;一種新的寬帶功分器的實驗研究[A];1987年全國微波會議論文集（中）[C];1987年

9 蘇雁;;多層功分器微帶板中的埋電阻工藝[A];2008中國電子制造技術論壇論文集[C];2008年

10 伍舉;李恩;郭高鳳;;鑲嵌E字形慢波線的小型化微帶線功分器[A];2011年全國微波毫米波會議論文集（上冊）[C];2011年

中國重要報紙全文數據庫 前6條

1 山東 宋應臻;也談改制衛(wèi)視功分器[N];電子報;2003年

2 江蘇 柏偉萍;最簡單實用的功分器[N];電子報;2004年

3 江西 徐華榮;用有源功分器增強衛(wèi)星電視信號接收效果[N];電子報;2001年

4 甘肅 楊印霖;什么是分配器和分支器[N];電子報;2001年

5 吉林 胡志強 李洪超;自制副衛(wèi)星功分器電源控制器[N];電子報;2006年

6 浙江 溫懷疆;電視發(fā)射天線故障維修兩例[N];電子報;2002年

中國博士學位論文全文數據庫 前6條

1 黃凱;煤礦井下高性能微波功率分配器與圓極化微帶天線的研究[D];中國礦業(yè)大學;2015年

2 卑璐璐;礦井無線通信系統中多性能微波功率分配器的研究[D];中國礦業(yè)大學;2015年

3 董俊;射頻集成前端關鍵技術研究[D];電子科技大學;2015年

4 賀慶;小型化雙頻微波無源器件關鍵技術的研究[D];北京郵電大學;2013年

5 陸云龍;射頻無源器件設計：新型耦合機制、諧振器（傳輸線）研究與應用[D];浙江大學;2015年

6 陳會;基于耦合傳輸線結構的新型微波器件研究與設計[D];電子科技大學;2008年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 毛小丹;基于玻璃基離子交換的光功分器的研制[D];浙江大學;2008年

2 朱亮;基于左手材料的功分器研究[D];大連海事大學;2012年

3 諸葛春林;具有帶通響應的新型功分器研究[D];電子科技大學;2012年

4 王凱旭;射頻功分器與濾波器的融合設計研究[D];華南理工大學;2015年

5 顧超;微波高集成度小型化功率分配/合成網絡的研究[D];南京理工大學;2015年

6 鄭學政;K波段介質振蕩器的設計與實現[D];南京理工大學;2015年

7 陳福龍;微波毫米波基片集成波導功分器實現技術[D];電子科技大學;2015年

8 任雪;基于人工電磁材料的小型化功分器研究[D];電子科技大學;2015年

9 莫玉霞;多通帶平面多路功分器關鍵技術研究[D];電子科技大學;2014年

10 顧明敏;P波段單脈沖陣列天線饋電網絡分析與設計[D];電子科技大學;2014年

  本文關鍵詞：射頻集成前端關鍵技術研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：281452