毫米波LTCC收发前端设计

摘要

基于低温共烧陶瓷技术的毫米波收发机可有效解决频带拥挤、尺寸大等问题,实现便携式、高性能的收发机。本文采用两次变频超外差结构设计T／R系统架构,并进行链路预算和系统分析。采用低温共烧陶瓷(LTCC)工艺设计实现毫米波收发机组件,包括低噪声放大器、单刀双掷开关。
　　 本文依据LTCC工艺参数,设计LTCC直流偏置网络,分别采用3阶低通滤波器直流偏置线网络、6阶椭圆低通直流偏置线网络、扇形直流偏置线网络实现毫米波支路与直流支路之间的隔离。仿真分析表明,其插入损耗较小,接近无损耗传输,隔离度均大于20dB,满足性能指标要求。选用PIN梁式引线二极管,针对单刀双掷开关串联型、并联型、串并联型三种不同结构分别在HFSS中建模分析。仿真分析表明,在28GHz至32GHz频段范围内,通路的插入损耗小于2dB,各开路支路之间的隔离度大于20dB,直流支路与毫米波信号支路之间的隔离度均大于15dB。选用Hittite公司的HMC263有源芯片,采用平衡放大器结构在HFSS中建立低噪声放大器模型。仿真分析表明,在中心频率30GHz处的增益为21.5dB,具有最大增益,29GHz至31GHz频段内,低噪声放大器的增益在20dB附近,增益平坦度小于1.5dB。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 本文的工作背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究工作

第二章 接收机系统方案及设计

2.1 无线发射机结构

2.1.1 直接上变频结构

2.1.2 超外差结构

2.1.3 带有两个偏置本振的直接上变频发射机

2.1.4 带偏移频率合成器的发射机

2.2 无线接收机结构

2.3 基于LTCC的T/R系统设计

2.3.1 T/R系统架构

2.3.2 T/R系统整体指标及芯片选取

2.3.3 T/R系统链路仿真

2.4 本章小结

第三章 LTCC直流偏置网络设计

3.1 有源偏置网络

3.2 无源偏置网络

3.3 偏置线网络

3.4 偏置线网络的设计

3.4.1 低通滤波器直流偏置网络

3.4.2 椭圆低通滤波器直流偏置网络

3.4.3 扇形偏置网络

3.5 本章小结

第四章 毫米波LTCC收发组件的仿真设计

4.1 PIN单刀双掷开关的设计

4.1.1 毫米波开关的主要技术指标

4.1.2 毫米波开关器件选择

4.1.3 PIN开关的工作原理及等效电路

4.1.4 SPDT开关电路设计

4.1.5 SPDT开关HFSS模型的建立与仿真

4.2 低噪声放大器的设计

4.2.1 低噪声放大器的主要技术指标

4.2.2 低噪声放大器的器件选取

4.2.3 HMC263低噪声放大器的设计

4.3 本章小结

第五章 结论

致谢

参考文献

研究成果