6-10GHz单片集成正交混频器的研究

摘要

随着微波电路和半导体工艺的不断发展，小型化和高度集成化已经成为了现代通信系统的发展趋势。单片微波集成电路由于具有小体积、量产成本低及高稳定性等特点而成为了研究热点，在军用领域和民用领域的应用越来越广泛。混频器作为MMIC研究中主要的部件，具有重要的研究意义。有效的抑制镜像信号一直是单边带无线电系统的一个研究重点，作为镜像抑制混频器的一种，正交混频器能十分有效的抑制镜像信号，其性能好坏对通信系统的影响非常大。
　　利用集总正交耦合器代替传统的Lange电桥，使得芯片的面积大大减小。通过对集总正交耦合器工作原理的分析，采用奇偶模激励法深入的分析了其单级结构，在此基础之上进行级联，得到了适用的两级结构，基于此设计出的正交耦合器具有良好的幅度和相位平衡度，使得正交混频器的镜像抑制能力得到了大幅度提升。混频单元采用双平衡结构，提高了电路的隔离度以及增加了带宽。在巴伦的设计中，采用螺旋巴伦代替传统的Marchand巴伦。针对双平衡混频器难以实现输入端口宽带匹配的缺点，在巴伦的两个初级线圈增加一个并联电容及一个串联到地的电容，构成了一个T型网络。采用该种结构的巴伦能够代替LC匹配电路，并且实现宽带匹配。采用WIN0.15μm GaAs pHEMT工艺设计了一款6-10GHz正交混频器芯片，芯片面积为1.5×1.15mm2。测试结果表明，在6-10GHz宽频带内混频器的变频损耗典型值为7dB，镜像抑制度典型值为30dB，本振端口到射频端口的隔离度典型值为36dB，本振端口到中频端口的隔离度典型值为20dB，射频端口到中频端口的隔离度典型值为38dB，中频带宽为DC-3.5GHz，P1dB大于13dBm。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 单片微波集成正交混频器的背景及研究意义

1.2 单片微波集成电路简介

1.3国内外发展动态

1.4 论文内容安排

第二章 MMIC的工艺技术及器件模型

2.1 半导体材料

2.2 晶体管概述

2.3 器件模型

2.4 本章小结

第三章 混频器原理与分析

3.1 混频器基本原理

3.2 混频器的分类

3.3 混频器指标

3.4 镜像抑制混频器原理

3.5 本章小结

第四章 单片微波集成正交混频器的研制

4.1 正交混频器的设计指标

4.2 正交混频器的设计方案

4.3 正交耦合器

4.4 双平衡混频器设计

4.4 正交混频器整体仿真

4.5 本章小结

第五章 测试与分析

5.1正交混频器测试

5.2本章小结

第六章 结论

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果