本文關(guān)鍵詞：射頻集成前端關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：射頻集成前端在無線通信、軍用雷達、能源探測,生物醫(yī)療,安全防護,空間遙感以及天文觀測等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。隨著微波低頻段頻譜資源日益緊張,前端電路進而轉(zhuǎn)為到更高的毫米波,亞毫米頻段發(fā)展,相關(guān)的射頻系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。毫米波,亞毫米頻段的射頻系統(tǒng)具有更寬的帶寬資源,更高的分辨率,更小的體積,憑借其資源帶寬上的優(yōu)勢使得世界各國競相開展相關(guān)技術(shù)的研究。亞毫米波由于自身的物理特性和寬帶的頻譜資源,使得其在高速無線通信,雷達等領(lǐng)域存在巨大的應(yīng)用潛力。亞毫米波射頻集成前端是實現(xiàn)亞毫米波信號收發(fā)的基礎(chǔ)硬件電路平臺,其電路的實現(xiàn)涉及微波,毫米波以及亞毫米波多個頻段的頻率變換和能量轉(zhuǎn)換,是一門綜合性的集成技術(shù),對亞毫米波技術(shù)的應(yīng)用推廣具有基礎(chǔ)決定性作用。本論文針對這一應(yīng)用需求,圍繞著亞毫米波射頻集成前端中的幾個關(guān)鍵技術(shù):包括亞毫米波HEMT器件模型與電路,毫米波功率合成/功分及毫米波倍頻源展開研究,為后續(xù)亞毫米波前端收發(fā)系統(tǒng)的整體電路集成提供相關(guān)理論和技術(shù)基礎(chǔ)。具體研究內(nèi)容包括以下幾個方面:1.以HEMT器件工作原理為基礎(chǔ),選擇合適的小信號等效電路模型拓撲,并從理論上詳細分析了模型各參數(shù)的提取方法。針對在亞毫米波頻段直接建立HEMT器件模型所面臨的測試S參數(shù)誤差大、重復(fù)性差的缺點,本文采用外推法建模解決這一問題。通過增加晶體管的截止頻率與最大振蕩頻率做為新的約束參量,以提高外推建模的精確性,并采用兩組HEMT器件的測試S參數(shù)對外推建模方法進行了驗證。2.以矩形波導(dǎo)與平面?zhèn)鬏斁�之間的轉(zhuǎn)換電路為出發(fā)點,研究寬工作頻帶、多合成路數(shù)的毫米波功率合成網(wǎng)絡(luò)。提出了波導(dǎo)-帶狀線、波導(dǎo)-懸置帶線、波導(dǎo)-接地共面波導(dǎo),波導(dǎo)-基片集成波導(dǎo)四種寬帶轉(zhuǎn)換電路,并將波導(dǎo)-接地共面波導(dǎo)轉(zhuǎn)換電路應(yīng)用于兩路波導(dǎo)功率合成。另外,所提出的基于波導(dǎo)-基片集成波導(dǎo)轉(zhuǎn)換電路的四路波導(dǎo)功率合成網(wǎng)絡(luò)具有工作頻帶寬,損耗低,結(jié)構(gòu)緊湊,散熱好的優(yōu)點,可以用于毫米波多路功率合成放大電路中。3.實現(xiàn)了多種性能優(yōu)異的波導(dǎo)功率分配器。針對傳統(tǒng)波導(dǎo)功率分配器存在工作帶寬窄、隔離度差的缺點,本文提出將具有高隔離度、寬頻帶優(yōu)點的平面功分器與金屬矩形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)相結(jié)合實現(xiàn)高隔離度,寬頻帶毫米波波導(dǎo)功分器。相對于傳統(tǒng)E面波導(dǎo)功分器單一異相輸出的特點,本文提出的E面波導(dǎo)功分器能夠分別實現(xiàn)同相和異相輸出,這為實際應(yīng)用提供了更多的靈活度。同時,該同相/異相波導(dǎo)功分器都具有寬工作帶寬,高隔離度以及良好的端口輸入輸出匹配特性。4.實現(xiàn)了低相位噪聲毫米波倍頻源。首先提出了一種基于基片集成波導(dǎo)(SIW)雙模濾波器的振蕩器,濾波器作為振蕩器反饋環(huán)路的選頻單元,調(diào)節(jié)雙模濾波器兩個模式(TE102和TE201)的諧振頻率使濾波器的通道邊緣形成高群時延峰,基于此高群時延峰設(shè)計的振蕩器,其相位噪聲性能得到了顯著提高。另外,采用背靠背雙工器結(jié)構(gòu)設(shè)計雙頻振蕩器,由于背靠背雙工器形成的兩個子通道相互隔離,能夠抑制兩個輸出信號頻率之間的非線性交調(diào)。采用功率合成技術(shù)提高毫米波三倍頻器的輸出功率。在這基礎(chǔ)之上,將低相位噪聲振蕩器與三倍頻器集成作為倍頻源輸出高質(zhì)量毫米波信號,并進行了實驗驗證,測試結(jié)果顯示該毫米波倍頻源在相位噪聲性能方面具有較大優(yōu)勢。
【關(guān)鍵詞】：HEMT器件 功率合成網(wǎng)絡(luò) 波導(dǎo)功率分配器 倍頻源
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN73;TN626
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-26
• 1.1 研究背景及現(xiàn)狀13-23
• 1.1.1 亞毫米波HEMT器件13-14
• 1.1.2 功率合成技術(shù)14-19
• 1.1.3 波導(dǎo)功率分配器19-20
• 1.1.4 倍頻源20-23
• 1.2 本論文的研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排23-24
• 1.3 本文的主要貢獻和創(chuàng)新24-26
• 第二章 亞毫米波HEMT器件26-43
• 2.1 引言26-27
• 2.2 HEMT器件的原理27-30
• 2.2.1 InP基HEMT器件結(jié)構(gòu)27-29
• 2.2.2 HEMT器件特性29-30
• 2.3 HEMT小信號等效電路模型與電路30-42
• 2.3.1 去嵌入技術(shù)30-33
• 2.3.2 小信號等效電路模型參數(shù)提取33-37
• 2.3.3 外推法小信號電路模型37-42
• 2.4 本章小節(jié)42-43
• 第三章 功率合成寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)43-83
• 3.1 引言43-49
• 3.2 功率合成基本理論49-54
• 3.3 波導(dǎo)與平面?zhèn)鬏斁�轉(zhuǎn)換電路54-75
• 3.3.1 波導(dǎo)-帶狀線轉(zhuǎn)換電路單元55-59
• 3.3.2 波導(dǎo)-懸置帶線轉(zhuǎn)換電路單元59-61
• 3.3.3 波導(dǎo)-接地共面波導(dǎo)轉(zhuǎn)換電路單元61-65
• 3.3.4 波導(dǎo)-基片集成波導(dǎo)轉(zhuǎn)換電路單元65-75
• 3.3.4.1 WG-SIW垂直型67-69
• 3.3.4.2 WG-SIW直線型69-75
• 3.4 毫米波多路功率合成75-82
• 3.4.1 基于WG-GCPW轉(zhuǎn)換兩路功率合成76-78
• 3.4.2 基于直線型WG-SIW轉(zhuǎn)換四路功率合成78-82
• 3.5 本章小節(jié)82-83
• 第四章 寬帶波導(dǎo)功率分配器83-105
• 4.1 引言83-86
• 4.2 毫米波波導(dǎo)功分86-100
• 4.2.1 基于WG-SIW/HMSIW轉(zhuǎn)換波導(dǎo)功分器88-97
• 4.2.2 基于WG-SIW轉(zhuǎn)換波導(dǎo)功分器97-100
• 4.3 實驗結(jié)果與分析100-104
• 4.4 本章小節(jié)104-105
• 第五章 基于功率合成毫米波倍頻源105-151
• 5.1 引言105-109
• 5.2 微波振蕩器109-136
• 5.2.1 微波振蕩器設(shè)計基本原理109-116
• 5.2.1.1 反饋式振蕩器109-112
• 5.2.1.2 單端口負阻振蕩器112-113
• 5.2.1.3 二端口負阻振蕩器113-114
• 5.2.1.4 低相位噪聲振蕩器設(shè)計方法114-116
• 5.2.2 基于SIW雙模濾波器的反饋式振蕩器116-125
• 5.2.2.1 方案提出116-117
• 5.2.2.2 SIW雙模濾波器117-121
• 5.2.2.3 整體電路仿真設(shè)計121-123
• 5.2.2.4 測試結(jié)果與分析123-125
• 5.2.3 基于背靠背雙工器結(jié)構(gòu)的雙頻振蕩器125-136
• 5.2.3.1 方案提出125-126
• 5.2.3.2 CSRR-loaded SIW雙工器126-129
• 5.2.3.3 整體電路仿真設(shè)計129-133
• 5.2.3.4 測試結(jié)果與分析133-136
• 5.3 基于功率合成的毫米波三倍頻器136-149
• 5.3.1 倍頻器基本理論136-139
• 5.3.1.1 非線性電阻倍頻理論136-138
• 5.3.1.2 基于肖特基二極管三倍頻理論138-139
• 5.3.2 方案提出139-142
• 5.3.3 功分濾波等電路單元142-145
• 5.3.4 三倍頻仿真與測試145-149
• 5.4 毫米波倍頻源實驗與結(jié)果分析149-150
• 5.5 本章小結(jié)150-151
• 第六章 總結(jié)與展望151-153
• 致謝153-154
• 參考文獻154-170
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果170-173

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;寬帶電阻性功分器[J];國外電子元器件;2000年06期

2 劉涓,呂善偉;一種實現(xiàn)寬頻帶功分器的新方法[J];電子學(xué)報;2004年09期

3 趙懷成;趙建中;吳文;;加載感性金屬柱的毫米波T形波導(dǎo)功分器的設(shè)計[J];探測與控制學(xué)報;2006年02期

4 周自剛;廖旭;任學(xué)藻;胡小俊;段旭梅;;離子交換玻璃波導(dǎo)1×4光功分器的研制[J];西南科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2006年01期

5 王群杰;金謀平;張立新;王小陸;;一種米波功分器的小型化設(shè)計[J];火控雷達技術(shù);2007年01期

6 安建;王光明;張晨新;張鵬;;基于復(fù)合左右手傳輸線小型化功分器的設(shè)計[J];微波學(xué)報;2008年06期

7 饒睿楠;高永強;;寬帶功分器的設(shè)計與仿真[J];火控雷達技術(shù);2008年04期

8 焦永昌;廖小平;;微波功分器的模擬與設(shè)計[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2008年03期

9 趙晨星;;奇等分微帶功分器的仿真設(shè)計[J];電訊技術(shù);2008年07期

10 朱德才;王自成;蒿正偉;朱明;;一種新型毫米波寬帶三路等分功分器[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2008年15期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 盧山鷹;李錫華;李霞;周強;江曉清;王明華;;1×N級聯(lián)Y分叉光功分器的新型設(shè)計[A];大珩先生九十華誕文集暨中國光學(xué)學(xué)會2004年學(xué)術(shù)大會論文集[C];2004年

2 李林翠;;濾波功分器設(shè)計[A];中國工程物理研究院第七屆電子技術(shù)青年學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2005年

3 馮文文;李磊;;寬帶一分三功分器的設(shè)計[A];2009年全國天線年會論文集（下）[C];2009年

4 趙晨星;;奇等分微帶功分器的仿真設(shè)計[A];2007年全國微波毫米波會議論文集（上冊）[C];2007年

5 楊秀麗;傅積榮;董言寧;董鳴;葛建民;李銘祥;韓建國;;帶移相功能的微波功分器的研究[A];2011年全國微波毫米波會議論文集（上冊）[C];2011年

6 唐先發(fā);;寬頻微帶三等分功分器的設(shè)計[A];中國工程物理研究院科技年報（2005）[C];2005年

7 毛小丹;王明華;郝寅雷;;玻璃基光功分器的更小化設(shè)計研究[A];全國第十三次光纖通信暨第十四屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

8 吳繼國;;一種新的寬帶功分器的實驗研究[A];1987年全國微波會議論文集（中）[C];1987年

9 蘇雁;;多層功分器微帶板中的埋電阻工藝[A];2008中國電子制造技術(shù)論壇論文集[C];2008年

10 伍舉;李恩;郭高鳳;;鑲嵌E字形慢波線的小型化微帶線功分器[A];2011年全國微波毫米波會議論文集（上冊）[C];2011年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 山東 宋應(yīng)臻;也談改制衛(wèi)視功分器[N];電子報;2003年

2 江蘇 柏偉萍;最簡單實用的功分器[N];電子報;2004年

3 江西 徐華榮;用有源功分器增強衛(wèi)星電視信號接收效果[N];電子報;2001年

4 甘肅 楊印霖;什么是分配器和分支器[N];電子報;2001年

5 吉林 胡志強 李洪超;自制副衛(wèi)星功分器電源控制器[N];電子報;2006年

6 浙江 溫懷疆;電視發(fā)射天線故障維修兩例[N];電子報;2002年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 黃凱;煤礦井下高性能微波功率分配器與圓極化微帶天線的研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

2 卑璐璐;礦井無線通信系統(tǒng)中多性能微波功率分配器的研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

3 董俊;射頻集成前端關(guān)鍵技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2015年

4 賀慶;小型化雙頻微波無源器件關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];北京郵電大學(xué);2013年

5 陸云龍;射頻無源器件設(shè)計：新型耦合機制、諧振器（傳輸線）研究與應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2015年

6 陳會;基于耦合傳輸線結(jié)構(gòu)的新型微波器件研究與設(shè)計[D];電子科技大學(xué);2008年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 毛小丹;基于玻璃基離子交換的光功分器的研制[D];浙江大學(xué);2008年

2 朱亮;基于左手材料的功分器研究[D];大連海事大學(xué);2012年

3 諸葛春林;具有帶通響應(yīng)的新型功分器研究[D];電子科技大學(xué);2012年

4 王凱旭;射頻功分器與濾波器的融合設(shè)計研究[D];華南理工大學(xué);2015年

5 顧超;微波高集成度小型化功率分配/合成網(wǎng)絡(luò)的研究[D];南京理工大學(xué);2015年

6 鄭學(xué)政;K波段介質(zhì)振蕩器的設(shè)計與實現(xiàn)[D];南京理工大學(xué);2015年

7 陳福龍;微波毫米波基片集成波導(dǎo)功分器實現(xiàn)技術(shù)[D];電子科技大學(xué);2015年

8 任雪;基于人工電磁材料的小型化功分器研究[D];電子科技大學(xué);2015年

9 莫玉霞;多通帶平面多路功分器關(guān)鍵技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2014年

10 顧明敏;P波段單脈沖陣列天線饋電網(wǎng)絡(luò)分析與設(shè)計[D];電子科技大學(xué);2014年

  本文關(guān)鍵詞：射頻集成前端關(guān)鍵技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：281452