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超宽带微波混频器的研究

作　者: 魏萍
导　师: 徐军
学　校: 电子科技大学
专　业: 无线电物理
关键词: 微波肖特基势垒二极管双双平衡混频器巴伦仿真
分类号: TN773
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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引　用: 3次
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内容摘要

在通信、电子对抗领域中的宽带接收机,特别是信道化接收机都需要把接收的微波宽带信号变换到微波基带再来细分频,这就迫切需要有超宽带的、射频与中频交叠的混频器。早期的单端、单平衡及双平衡混频器因存在各种缺点而使其在这些领域中的应用受到了限制。双双平衡混频器的出现使射频与中频交叠的问题得到了解决,适合用来制作超宽带的,射频与中频交叠的微波混频器,因此,制作出性能优良的超宽带双双平衡混频器具有重要的意义。本文系统地介绍了微波混频器的发展概况、混频二极管及其封装形式以及利用它们实现混频的优缺点。同时,给出了混频器相关的概念和指标定义,以及各种不同结构的混频器电路及其指标的差异。本文设计的超宽带微波混频器采用双双平衡混频器电路结构,由2个肖特基势垒二极管环形管堆和巴伦共同构成。巴伦是双双平衡混频器的核心之一,采用了双面微带渐变线巴伦形式,对其进行了详细的理论分析。本文对双而微带渐变线巴伦设计采用了新的思路:将其看成是由三节组成,第一节是非平衡端,中间节是模式变换节,最后一节是平衡端。应用非标准微带线理论、指数渐变线理沦和宽边耦合线的奇偶模阻抗理论对巴伦进行了准确的设计,并采用Ansoft公司的高频电磁仿真软件HFSS对微波巴伦进行了优化设计和精确仿真,确保了设计的准确性,保证了巴伦的超宽带工作性能。本文成功地研制出了2-18GHz超宽带微波双双平衡混频器,详细地介绍了双双平衡混频器的原理和设计过程,并采用本振巴伦和射频巴伦正交安装的形式,减小了本振强信号串入信号回路中,提高了本振-信号端之间的隔离度;而且这种正交形式也便于二极管电桥与巴伦的连接和装配。设计出的2-18GHz超宽带混频器的射频工作带宽为2-18GHz,本振带宽为2～18GHz,中频带宽为0.3～5GHz。通过测试,在2～18GHz范围内得到的变频损耗最大为8dB,LO到RF、LO到IF的隔离均大于17dB。可以看出本文研制的双双平衡混频器,具有良好的宽带变频特性、隔离特性和高中频特性,达到了工程应用的要求。另外,与国外微波宽带混频器外形类似、指标相当,可以替代使用。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-13
  1.1 研究背景  9
  1.2 混频器的发展概况  9-12
  1.3 论文工作  12-13
第二章混频器原理与分析  13-28
  2.1 肖特基势垒二极管  13-14
  2.2 混频器分类  14-24
    2.2.1 单端混频器  15-16
    2.2.2 单平衡混频器  16-20
    2.2.3 双平衡混频器  20-23
      2.2.3.1 电路原理  20-22
      2.2.3.2 双平衡混频器特点  22
      2.2.3.3 双平衡混频器典型结构  22-23
    2.2.4 双双平衡混频器  23-24
  2.3 混频器的主要技术指标  24-28
    2.3.1 变频损耗  24-26
    2.3.2 噪声系数  26
    2.3.3 隔离度  26
    2.3.4 动态范围  26-28
第三章巴伦  28-35
  3.1 巴伦的基本理论  28-30
    3.1.1 巴伦  28-29
    3.1.2 巴伦的主要技术指标  29-30
  3.2 巴伦的种类  30-35
    3.2.1 同轴线巴伦  30-32
    3.2.2 Marchand巴伦  32
    3.2.3 共面微带线巴伦  32-33
    3.2.4 双面微带渐变线巴伦  33-35
第四章超宽带双双平衡混频器的设计  35-49
  4.1 双双平衡混频器的理论分析  35-36
  4.2 二极管的选择  36-37
  4.3 巴伦的设计  37-47
    4.3.1 双面微带巴伦渐变部分的理论和分析  39-41
    4.3.2 平行导带的理论和计算  41-43
    4.3.3 巴伦的仿真  43-47
  4.3 混频器的制作  47-49
第五章混频器的测量  49-53
  5.1 变频损耗的测量  49-50
  5.2 隔离的测量  50-51
  5.3 混频器实物  51-53
第六章结论  53-54
致谢  54-55
参考文献  55-57
攻硕期间取得的研究成果  57

超宽带微波混频器的研究

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