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Ka/C波段上/下变频组件研究

作　者: 林燕海
导　师: 徐锐敏
学　校: 电子科技大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: Ka/C波段上下变频模块噪声系数三阶交调相位噪声
分类号: TN773
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

变频器是收发系统的核心部件,其性能好坏对收发系统的性能起着关键性作用。采用混合集成电路对变频器设计,周期短,结构灵活,适用于特殊的应用,微波毫米波通信,雷达,遥感,侦察与电子对抗等多数都采用了集成电路变频器。本文从上下变频和锁相频率源综合两方面的理论与技术进行研究,实现对Ka/C波段下变频器和C/Ka波段上变频器的高可靠性设计。主要内容包括: 1.对锁相环和其内部构成附加噪声的相位模型进行分析,制定微波锁相+4次倍频方案,设计出低相位噪声的毫米波频率源。2.对下变频设计理论展开研究,结合指标要求,采用两级级联低噪声放大器和多级滤波+放大的电路形式,实现低噪声系数、高增益、高杂散抑制度的变频链;射频输入采用损耗低、具有气密性的波导-同轴-微带过渡结构,损耗低于0.6dB。3.对上变频设计理论展开研究,依据增益和三阶交调要求,对组件各级电路的输出与交调特性进行推算,合理构建方案,实现上变频输出交调特性好,本振隔离度高等指标。基于薄膜工艺,在0.254mm陶瓷基板上实现下变频和上变频组件,尺寸都为120×80×32mm3。其相关的重要指标测试如下:常温下,下变频噪声系数小于2.7dB;增益大于65dB;带外抑制<3GHz大于20dBc,>5.2GHz大于15dBc;杂散抑制大于60dBc。上变频增益大于13B;0.1~27GHz范围带外抑制大于30dBc;在双载波(f1:4.39GHz;f2:4.41GHz)输入-18dBm时,三阶交调抑制51.76dBc。锁相环6.35GHz输出相位噪声(dBc/Hz):≤-99@10kHz,≤-99@100kHz。组件具备有气密性,在-40℃~+70℃不同温度条件下,能保持良好的工作特性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-14
  1.1 毫米波特点及应用  9-10
  1.2 变频器国内外动态  10-13
    1.2.1 国外发展动态  10-12
    1.2.2 国内发展动态  12-13
  1.3 本论文的主要内容  13-14
第二章变频器的设计原理与方案  14-38
  2.1 本振链路设计  14-22
    2.1.1 锁相频率源的基本原理  14-17
    2.1.2 锁相频率源环路的噪声分析  17-20
    2.1.3 本振链路设计方案  20-22
  2.2 下变频链路设计  22-32
    2.2.1 混频基本原理  23-25
    2.2.2 下变频器主要技术指标和特性分析  25-28
    2.2.3 下变频链路设计方案  28-32
  2.3 上变频链路设计  32-38
    2.3.1 上变频器主要技术指标和特性分析  32-34
    2.3.2 上变频链路设计方案  34-38
第三章变频器的关键无源电路  38-55
  3.1 波导-同轴-微带线过渡  38-41
  3.2 滤波器基本理论与设计  41-53
    3.2.1 滤波器设计的基本理论  41-43
    3.2.2 高低阻抗和椭圆函数低通滤波器  43-47
    3.2.3 平行耦合线带通滤波器  47-51
    3.2.4 带阻滤波器  51-53
  3.3 WILKINSON 功分器的设计  53-55
第四章变频器的有源单元电路  55-65
  4.1 混频器  55-56
  4.2 放大器  56-62
    4.2.1 放大器基本理论  56-59
    4.2.2 低噪声放大器  59-61
    4.2.3 功率放大器  61-62
    4.2.4 驱动功率放大器  62
  4.3 倍频器  62-63
  4.4 衰减器  63-64
  4.5 直流偏置电路  64-65
第五章变频器的实现与测试  65-80
  5.1 电路组装工艺和实现  65-70
  5.2 锁相环路测试  70-72
  5.3 下变频器测试  72-76
  5.4 上变频器测试  76-78
  5.5 测试结果比较  78-80
    5.5.1 测试结果与指标要求比较  78
    5.5.2 本文与国内外产品比较  78-80
第六章结论  80-81
致谢  81-82
参考文献  82-85
攻硕期间取得的研究成果  85-86

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