基于CRLH传输线的双频段镜频抑制混频器的研究

摘要

混频器是微波通信、测量、遥控等系统中的重要组成部件。在现代通信系统中,超外差接收机越来越被广泛使用,镜像输入会对其造成很大的干扰,因此对镜像频率的抑制就显得相当重要。相对于加入滤波器式的和采用多次变频技术式的镜频抑制混频器而言,相位平衡式的镜频抑制混频器有频带宽、尺寸小等优势。鉴于复合左右手(Composite left and right,CRLH)传输线频率偏移和相位补偿的特性,它在微波电路中具有较好的应用前景:在一定频率范围内可以实现任意频率比的双频器件,还可以实现器件的小型化。在无线系统中使用双频器件,可以减少使用元件的数量,节约成本。因此,研究基于CRLH传输线的相位平衡式的双频段的镜频抑制混频器具有一定的实用价值。
　　首先,本文介绍了镜频抑制混频器和CRLH传输线的理论基础;分析了CRLH传输线的传输特性;详细地阐述了用微带线与集总元件混合的结构来实现CRLH传输线双频段性能的设计理论和设计步骤;介绍了SRR、CSRR及CSR的结构和其等效电路,分析了基于缺陷地结构实现CRLH传输线双频段性能的设计理论。
　　其次,确定了本论文的设计方案。本论文利用CRLH传输线的传输特性来设计相位平衡式的双频段镜频抑制混频器,其电路结构由以下各部分组成:本振端双频段3dB正交耦合器、射频端双频段3dB功分器、两个双频段的单平衡混频器,以及中频滤波器和中频3dB正交耦合器。
　　再次,详细地介绍了上面各个组成部分的设计与仿真。由于用一般方法设计的基于微带线与集总元件混合的双频段CRLH传输线结构所制作的器件面积比较大,本文用一种改进的方法设计了基于微带线与集总元件混合的双频段CRLH传输线结构。为了验证基于缺陷地结构的CRLH传输线设计方法的可行性,文中还用改进型的缺陷地结构设计了双频段的威尔金森功分器,测试结果表明这种结构确实也能够实现CRLH传输线的双频段特性。本论文主要使用ADS仿真软件对双频段的镜频抑制混频器进行设计与仿真,从仿真结果来看,本次设计可以很好的满足指标要求。
　　最后,介绍了双频段镜频抑制混频器的制作、调试、测量过程,以及测量结果。从测量结果可以得出,在两个射频频段2.4~2.5GHz、5.725~5.825GHz上,双频段镜频抑制混频器的变频损耗、隔离度、镜频抑制度均满足设计要求。

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第一章 绪 论

1.1 选题依据和研究意义

1.2 国内外的研究现状和发展态势

1.3 本论文主要工作及内容安排

第二章 镜频抑制混频器的基本理论

2.1 混频器的基本工作原理

2.2 混频器的基本分类

2.3 镜频抑制混频器的工作原理

2.4 镜频抑制混频器的性能指标

2.5 本章总结

第三章 复合左右手传输线的设计理论

3.1 复合左右手传输线的理论基础

3.2 实现复合左右手传输线双频段性能的设计理论

3.3 本章总结

第四章 双频段镜频抑制混频器的设计与仿真

4.1 双频正交耦合器的设计与仿真

4.2 射频信号输入端的双频段功分器的设计与仿真

4.3 单平衡混频器的设计与仿真

4.4 中频正交耦合器的设计与仿真

4.5 双频段镜频抑制混频器的总体设计与仿真

4.6 本章总结

第五章 双频段镜频抑制混频器的实现与测试

5.1 双频段镜频抑制混频器的版图设计

5.2 双频段镜频抑制混频器的实物制作

5.3 双频段镜频抑制混频器的指标测试

5.4 本章总结

第六章 总结与工作展望

6.1 本文总结

6.2 论文工作的展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果