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毫米波宽带收发组件技术研究

作　者: 赖邱亮
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: 毫米波宽带时分信道多通道收发组件滤波组件空气微带互联结构
分类号: TN839
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

毫米波宽带收发组件是毫米波宽带电子对抗系统的重要组成部分,本文的工作主要围绕毫米波宽带集成固态收发前端及其关键部件的研究展开。基于时分信道化理论,采用微波、毫米波混合集成电路技术实现Ka全频段发射和多通道接收组件在国内是一项全新的技术挑战。本文采用时分信道化技术实现一个发射通道、四个测向接收通道和一个测频接收通道多通道收发组件,其中五个接收通道完成空间各方位角接收、幅度比较和测频的功能,发射通道完成将微波信号上变频到Ka全频段发射的功能。本文针对时分收发技术在微波毫米波应用中所遇到的关健问题展开研究,取得了一些有益的结论。主要研究工作体现在以下几个方面:首先,采用新型三线耦合宽带滤波器,解决了滤波组件在宽带工作时由于腔体谐振和波导模式使滤波器抑制度急剧恶化的问题,同时结合传统E面鳍线波导滤波器插入损耗低、抑制度高的特点,研制出低损耗、高抑度的Ka全频段双通道镜频抑制滤波组件和Ka全频段四通道滤波组件;其次,基于阻抗匹配理论,本文提出了空气微带互联结构,采用空气微带互联技术和组件模块化技术解决组件太大芯片不能安装的问题,同时保证了系统的可靠性,实现Ka全频段的发射与接收。然后以PIN管等效电路为基础,详细分析了在PIN导通时的开关特性,并且将PIN管开关用作衰减器,在未显著恶化接收系统噪声系数的前题下,极大的拓展了接收通道的动态范围;最后结合波导激励理论,详细分析了可实现Ka全频段波导到微带过渡的几种结构,结合现有工艺,设计并加工了适合Ka全频段射频输入/输出端口;测试结果表明:组件发射功率大于56mW;测频通道小信号增益大于30.7dB,噪声系数小于6.2.dB,大信号增益大于0.7dB,镜频抑制度大于42dB;测向通道小信号增益均大于30.8dB,噪声系数小于5.6dB,大信号增益大于0.8dB;邻近接收通道隔离度大于50dB。满足设计指标要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-14
  1.1 毫米波与电子对抗  10-11
  1.2 毫米波宽带收发组件国内外发展动态  11
  1.3 本文的研究意义  11-12
  1.4 毫米波宽带收发组件主要技术指标  12-14
第二章毫米波宽带收发组件研制方案  14-22
  2.1 毫米波宽带收发实现技术  14-17
    2.1.1 直接侦测和直接发射法  14-15
    2.1.2 信道化收发技术  15-17
  2.2 毫米波宽带收发组件研制方案  17-21
    2.2.1 毫米波宽带发射通道  18-19
    2.2.2 毫米波宽带接收通道  19-20
    2.2.3 毫米波宽带收发组件本振通道  20-21
  2.3 结论  21-22
第三章毫米波宽带收发组件中的传输线设计  22-36
  3.1 矩形波导基本理论  22-26
    3.1.1 矩形波导的导模  22-24
    3.1.2 矩形波导的主模和高次模传输特性  24-25
    3.1.3 波导激励的一般方法  25-26
  3.2 微带线基本理论  26-28
    3.2.1 微带线的传输特性  26-27
    3.2.2 微带线的不连续性  27-28
  3.3 金丝互联与空气微带互联结构  28-34
  3.4 收发组件中的微带线设计  34-36
第四章毫米波宽带收发组件中的固体电路  36-53
  4.1 毫米波混频器  36-41
    4.1.1 混频器原理及其技术指标  36-39
    4.1.2 双平衡混频器基本工作原理  39-41
  4.2 毫米波宽带低噪声放大器  41-46
    4.2.1 放大器基本理论  41-44
    4.2.2 低噪声放大器的主要技术指标  44-46
  4.3 毫米波倍频器  46-47
    4.3.1 倍频器基本原理  46-47
    4.3.2 倍频器主要技术指标  47
  4.4 毫米波开关  47-53
    4.4.1 PIN 管的结构及其等效电路  47-49
    4.4.2 PIN 开关基本电路结构及其主要技术指标  49-51
    4.4.3 并联型PIN 开关的偏置特性  51-53
第五章毫米波宽带收发组件中的无源电路  53-72
  5.1 微带—波导全频段过渡原理与设计  53-62
    5.1.1 微带—同轴—波导过渡  53-55
    5.1.2 微带—脊波导—波导过渡  55-58
    5.1.3 微带—波导探针过渡  58-61
    5.1.4 毫米波宽带收发组件中的射频输入/输出接口  61-62
  5.2 毫米波宽带功分器基本理论与设计  62-65
    5.2.1 Wilkinson 功分器简介  62-63
    5.2.2 多路宽带功分电路设计  63-65
  5.3 微波、毫米波滤波器理论与设计  65-72
    5.3.1 中频低通波器设计  65-66
    5.3.2 新型三线耦合滤波器  66-70
    5.3.3 波导E 面鳍线宽带滤波器设计  70-72
第六章毫米波宽带收发组件研制方案可行性分析  72-85
  6.1 宽带发射通道  72-77
    6.1.1 毫米波宽带发射通道杂散分析  72-74
    6.1.2 毫米波宽带滤波组件可行性分析  74-75
    6.1.3 发射通道可行性分析  75-77
  6.2 宽带接收通道  77-85
    6.2.1 测向接收通道可行性分析  77-79
    6.2.2 测频接收通道可行性分析  79-82
    6.2.3 本振倍频链电路  82-85
第七章毫米波宽带收发组件实现与测试  85-104
  7.1 收发组件中的电路布局  85-87
    7.1.1 射频电路板的模块化设计  85-86
    7.1.2 组件背面电源板设计  86-87
  7.2 滤波组件加工、测试结果  87-90
  7.3 发射通道测试结果  90-94
    7.3.1 发射通道功率测试  90-92
    7.3.2 发射通道谐杂波抑制  92-94
  7.4 接收通道测试结果  94-104
    7.4.1 测频接收通道测试结果  96-99
    7.4.2 测向通道  99-101
    7.4.3 通道隔离度  101-104
第八章结论  104-106
致谢  106-107
参考文献  107-111
攻硕期间取得的研究成果  111-112

毫米波宽带收发组件技术研究

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