本文關(guān)鍵詞：SIW微波毫米波無源電路及太赫茲關(guān)鍵技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 基片集成波導(dǎo) 濾波器 功分器 HEMT小信號(hào)建模 功率放大器

【摘要】：隨著微波毫米波電路在軍事、民用通信及其它領(lǐng)域的需求和應(yīng)用不斷增加,對(duì)微波毫米波電路設(shè)計(jì)的要求也越來越高。微波電路中的矩形波導(dǎo)由于其占用較大體積而急需改進(jìn)。由于基片集成波導(dǎo)(Substrate Integrate Waveguide,SIW)與矩形波導(dǎo)具有相似的低插損、高Q值特性,同時(shí)也易于集成,因此將基片集成波導(dǎo)應(yīng)用到濾波器、功分器等無源器件的設(shè)計(jì)中已經(jīng)成為人們近年來不斷嘗試的研究方向。由于亞毫米波波段的獨(dú)特物理特性和寬頻帶的頻譜優(yōu)勢(shì),使得該頻段在軍事和高速無線通信等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。亞毫米波射頻前端是高速無線通信系統(tǒng)中收發(fā)信號(hào)的硬件基礎(chǔ),而射頻前端中的功率放大器對(duì)該部分的性能有很大的影響。因此,對(duì)該頻段的功率放大器的研究是具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的。對(duì)于亞毫米波頻段的功率放大器的設(shè)計(jì),由于其頻率較高,需要采用不同于低頻段的功率放大器版圖設(shè)計(jì)方式。本文首先介紹了SIW的基本物理結(jié)構(gòu),對(duì)其工作原理、矩形等效、工作模式和轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行了分析,并運(yùn)用基片集成波導(dǎo)這一結(jié)構(gòu)進(jìn)行了濾波器和功分器的設(shè)計(jì)。在濾波器的設(shè)計(jì)過程中,涉及了微帶—SIW楔形漸變信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和微帶—CPW—狹縫到SIW的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路,雙開口互補(bǔ)開口環(huán)(CSRR)缺陷地結(jié)構(gòu),T形枝節(jié)感性通孔結(jié)構(gòu),感性窗口結(jié)構(gòu),以及U形槽多模諧振結(jié)構(gòu)(MMR)。在功分器的設(shè)計(jì)中主要用到了周期性的扇形濾波結(jié)構(gòu)和魔T的平面化結(jié)構(gòu)。最終的實(shí)物測(cè)試結(jié)果表明,在本文中所設(shè)計(jì)的濾波器、功分器顯示出的特性與預(yù)先設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想是相符的。文章第二部分以高電子遷移率晶體管(HEMT)的物理結(jié)構(gòu)和工作特性為基礎(chǔ),選擇了合適的HEMT器件小信號(hào)模型。運(yùn)用去嵌入方法對(duì)信號(hào)模型的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行了運(yùn)算提取。由于在亞毫米波頻段直接采用測(cè)量的S參數(shù)進(jìn)行去嵌入建模的誤差較大,且重現(xiàn)性差。本文采用外推法建模的方法,運(yùn)用低頻段的測(cè)量參數(shù)進(jìn)行去嵌入小信號(hào)的建模,然后用低頻段的信號(hào)模型進(jìn)行高頻仿真得到高頻段的S參數(shù)。為了在這一外推的過程中提高精確度,引進(jìn)了晶體管的截止頻率和最大振蕩頻率兩個(gè)變量來對(duì)建模精度進(jìn)行約束。在建模完成后用這一有確定器件參數(shù)的HEMT小信號(hào)模型在ADS中進(jìn)行了100GHz功率放大器的初步設(shè)計(jì),然后在HFSS中按照ADS中設(shè)計(jì)的電路拓?fù)溥M(jìn)行版圖設(shè)計(jì)。最終的版圖仿真結(jié)果符合預(yù)期期望。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN702

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本文編號(hào)：1176363