【摘 要】
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混频器的主要功能是完成频率变换,是接收系统中至关重要的电路。现今,随着毫米波固态三端口器件的发展,有源混频技术成为了混频器研究的重要方向,同时也在MMIC中得到广泛的应用。本文基于一款商用的K波段FET管,来进行基波有源混频器和谐波有源混频器的研究。首先研究了一种K波段基波有源混频器,该混频器性能良好,一定带宽内具有变频增益。然后将该款K波段FET管应用在了更高的频段,分别研究了U波段二次谐波有源
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混频器的主要功能是完成频率变换,是接收系统中至关重要的电路。现今,随着毫米波固态三端口器件的发展,有源混频技术成为了混频器研究的重要方向,同时也在MMIC中得到广泛的应用。本文基于一款商用的K波段FET管,来进行基波有源混频器和谐波有源混频器的研究。首先研究了一种K波段基波有源混频器,该混频器性能良好,一定带宽内具有变频增益。然后将该款K波段FET管应用在了更高的频段,分别研究了U波段二次谐波有源混频器和V波段三次谐波有源混频器,探索了该FET管的极限频率。最后研制了K波段基波有源混频四通道接收电路和Ka波段谐波有源混频四通道接收电路,两种多通道混频接收电路性能良好,得出了该FET管的适用频率范围。此外,将Ka波段接收电路与他人研制的发射电路进行收发链路联合测试,实验证明该收发链路可用于短距离传感探测。在混频器的研究过程中,主要使用场路联合仿真的方法来进行非线性分析。为了便于系统集成,研究了波导微带探针过渡结构,并进行了实验测试。为了实现多通道接收电路的小型化,研究了层间垂直互连结构,来减小接收电路的体积。为了研究该FET管的最高应用频率,研究了FET管的管芯封装,通过对管芯封装进行建模仿真和进一步的实验分析验证,最终得出该FET管的最高应用频率为42GHz。实验结果表明K波段基波有源混频器在23.1-24.1GHz带宽范围内有变频增益,最高达到5dB,与仿真结果吻合度较高。K波段基波有源混频四通道接收电路的四个通道具有变频增益的带宽均处在1.5GHz左右,带宽内最大增益达到5dB,动态范围均达到90dB,射频四个端口之间的隔离度均超过45dB,中频四个端口之间的隔离度均超过35dB。Ka波段谐波有源混频四通道接收电路的四个通道变频损耗小于10dB的带宽均处在1.5GHz左右,带宽内最小损耗达到5dB,动态范围均达到80dB,射频四个端口之间的隔离度均大于45dB,中频四个端口之间的隔离度均大于40dB。U波段二次谐波有源混频器和V波段三次谐波有源混频器性能较差,使用频段超过了该FET管的最高应用频率。经测试,最终推算出Ka波段收发链路的最大作用距离为178m。
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