X、Ku、Ka频段微带倍频器研制

摘要

本论文开展的主要工作如下：制定方案，选择器件。整个倍频器电路采用国外比较成熟的MMIC单片和二极管，并利用微带滤波器、巴伦及微带一波导过渡等无源电路来实现。具体工作如下：首先介绍分析倍频器的基本原理。然后根据倍频器的设计理念，建立电路拓扑结构。与此同时利用一系列的仿真软件进行计算机辅助设计(CAD)：在微波仿真软件ADS中采用谐波平衡法一分析非线性的一般方法，对具体倍频电路进行仿真优化；针对电路中存在的谐波抑制不理想的情况，设计平面微带滤波器，先采用微波仿真软件Ansoft Designer得初值，然后在Ansoft Ensemble中手动优化；采用微波电磁场三维仿真软件CST Microwave Studio对微带探针和同轴探针两种微带一波导的过渡结构建模优化，并利用基于有限元法的Ansoft HFSS场仿真软件进行验证。在此基础上，分别研制出X波段微波二倍频器，Ka全频段毫米波二倍频器和Ku波段微波四倍频器。 参考合同中各项目的指标要求，采用不同的电路方案，以高优性价比来实现。并根据前期的实测结果，改进实施方案。经测试，其指标参数完全达到并超过合同中预期的要求，并已交付用户使用。本文研制的微波有源倍频器可靠性高，有较高的变频增益。且工作电流小，功耗小。有些指标参数与国外部分产品相当，且不低于目前国内报道相关产品的水平。 本论文所做的工作达到了微波倍频技术的研究目的，且对该领域的发展具有一定的参考价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1项目来源和指标参数

1.2微波倍频器的概述

1.3 国内外倍频器的发展状况

1.4 MIC和MMIC的发展现状

1.5本论文的主要工作

第二章工作原理和基本理论

2.1倍频器工作原理

2.2 肖特基势垒二极管

2.2.1 肖特基势垒二极管的结构原理

2.2.2 肖特基势垒二极管等效电路和主要电参数

2.3非线性电路分析方法

2.3.1.非线性

2.3.2谐波平衡分析法

2.4倍频器的分类

2.5倍频器的实现途径和满足条件

2.6倍频器的主要性能指标

2.6.1输出功率和倍频效率

2.6.2杂波谐波抑制

2.6.3杂散和频谱纯度

2.6.4噪声和信噪比

2.6.5不稳定性

2.7电磁兼容的考虑

2.7.1直流偏置电路

2.7.2接地

2.7.3电磁辐射

2.7.4电磁屏蔽

第三章X波段微波二倍频器

3.1基于MMIC设计的X波段微波二倍频器

3.1.1设计原理

3.1.2器件的选取及方案的制定

3.1.3 电路，电源板及腔体的加工制作

3.1.4实验测试及结果分析

3.1.5本节总结

3.2基于二极管电路结构设计的X波段微波二倍频器

3.2.1 肖特基二极管倍频器

3.2.2改进型巴伦结构

3.2.3无源二倍频电路的设计

3.2.4放大电路的设计

3.2.5无源电路滤波器的设计

3.2.6 X波段微波二倍频器的实现

3.2.7 X波段二极管结构微波二倍频器的测试和结果分析

3.2.8本节总结

第四章Ka全频段毫米波二倍频器

4.1总体设计方案

4.1.1第一轮研制

4.1.2第二轮研制

4.2波导-微带过渡

4.2.1微带探针过渡

4.2.2同轴探针过渡

4.2.3两种探针过渡结构的对比

4.3 Ka全频段毫米波二倍频器的实现

4.4 Ka全频段毫米波二倍频器的测试及结果分析

第五章Ku波段微波四倍频器

5.1总体设计方案

5.1.1第一轮研制

5.1.2第二轮研制

5.2微波四倍频器的实现

5.3微波四倍频器的测试及结果分析

第六章课题总结

6.1关键技术及难点

6.1.1方案的制定和器件的选取

6.1.2微带-波导过渡结构的设计

6.1.3毫米波二倍频器的密封性问题

6.1.4微波毫米波加工装配工艺技术

6.2测试结果总结分析

6.2.1 X波段微波二倍频器两种实现方式的比较分析

6.2.2三种倍频器的测试结果汇总

6.3成果特点和水平

第七章结论

致谢

参考文献

硕士期间科研成果