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混合集成平衡I-Q矢量调制器研制

作　者: 田为中
导　师: 齐鸣；孙晓玮
学　校: 中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 混合集成平衡I-Q矢量调制器 PHEMT
分类号: TN761
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 204次
引　用: 1次
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内容摘要

矢量调制器在现代通信系统中开始扮演着越来越重要的角色。高性能矢量调制器可以在相控阵天线中充当自适应波束形成网络的电子控制元件并且在高速数字通信系统中，用于直接调制微波射频信号。国外的微波矢量调制器研究始于上世纪80年代，目前技术已相当成熟。而国内对该领域的研究工作才刚刚开始，目前国内没有任何文献报道矢量调制器的研制。因此本文的工作具有很强的创新性，主要体现在以下两点：(一)本文首先在国内开创了对矢量调制器这一重要电路的研究工作，第一次系统的对矢量调制器的工作原理和设计方法进行了研究，并做了一定实验工作。(二)本文首先提出了在高电阻率硅衬底材料上通过混合集成实现矢量调制器的方案。与国外普遍采用的MMIC技术相比，本文提出的方案有望利用硅工艺成熟的优势以更低的成本实现矢量调制器。本文通过对矢量调制器的工作原理、各类型矢量调制器的特点以及设计方法进行分析，最终提出了在Rogers5880和高阻硅两种衬底材料上实现混合集成平衡I-Q矢量调制器的方案并分别在Rogers5880衬底材料和高阻硅上制备了工作频段为9.5～10.5GHz和12～18GHz的平衡矢量调制器。文章涉及以下几个方面：1．介绍了矢量调制器在现代通信系统中的作用以及国内外的研究现状。对矢量不同类型移相器电路的工作原理，实现方法进行分析和介绍。2．详细论述了平衡I-Q矢量调制器的理论基础，并分别以Rogers5880和高阻硅为衬底材料设计了两个平衡I-Q矢量调制器，并给出仿真结果。3．利用传统硅基加工平台分别在高阻硅和Rogers5880衬底上，以PHEMT开关管芯作控制元件，通过混合集成实现平衡I-Q矢量调制器。4．测试矢量调制器电路并对其误差进行分析，提出下一步改进方案。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
第1章绪论  7-13
  1.1 矢量调制器在微波毫米波系统中的应用  7-9
  1.2 矢量调制器研究的国内外现状  9-11
  1.3 本论文的主要工作  11-12
  1.4 小结  12-13
第2章矢量调制器的原理分析  13-36
  2.1 矢量调制器分类概述  13-18
    2.1.1 数字矢量调制器  13-14
    2.1.2 阻抗变换技术  14
    2.1.3 模拟移相器和放大器及联  14-15
    2.1.4 利用差分放大器实现矢量调制器  15
    2.1.5 象限平移矢量调制器  15-16
    2.1.6 I-Q矢量调制器  16-17
    2.1.7 基于矢量调制器的移相器  17
    2.1.8 简单结构I-Q矢量调制器  17-18
  2.2 微波平衡I-Q矢量调制器的工作原理  18-35
    2.2.1 pHEMT管原理介绍和高频模型  18-23
    2.2.2 简单结构矢量调制器的缺陷分析  23-26
    2.2.3 平衡矢量调制器的原理和分析  26-35
  2.3 小结  35-36
第3章平衡I-Q矢量调制器的设计  36-51
  3.1 窄带平衡I-Q矢量调制器设计  36-41
    3.1.1 推挽双相衰减器设计  37-40
    3.1.2 X波段平衡I-Q矢量调制器设计  40-41
  3.2 宽带平衡I-Q矢量调制器设计  41-50
    3.2.1 Ku波段Lange耦合器的设计  42-44
    3.2.2 Ku波段推挽双相衰减器的设计  44-47
    3.2.3 Ku波段平衡I-Q矢量调制器设计  47-50
  3.3 小结  50-51
第4章混合集成平衡I-Q矢量调制器制备及测试  51-63
  4.1 窄带矢量调制器制备  51-52
  4.2 宽带矢量调制器制备  52-59
  4.3 测试结果和改进方案  59-62
    4.3.1 微波测量和校准技术  59
    4.3.2 测试结果和分析  59-62
  4.4 小结  62-63
第5章总结与展望  63-64
参考文献  64-68
致谢  68-69
作者简历  69-70
攻读硕士期间发表的学术论文目录  70-71

混合集成平衡I-Q矢量调制器研制

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