Ka波段对极鳍线混频器和检波器设计

This paper mainly discusses the analysis and design of a finline single-ended mixer and detector. In the circuit, for the purpose of eliminating high-order resonant modes and improving transition loss, metallic via holes are implemented along the mounting edge of the substrate embedded in the split-block of the WG-finline-microstrip transition. Meanwhile, a Ka band slow-wave and bandstop filter, which represents a reactive termination, is designed for the utilization of idle frequencies and operation frequencies energy. Full-wave analysis is carded out to optimize the input matching network of the mixer and the detector circuit using lumped elements to model the nonlinear diode. The exported S-matrix of the optimized circuit is used for conversion loss and voltage sensitivity analysis. The lowest measured conversion loss is 3.52 dB at 32.2 GHz; the conversion loss is flat and less than 5.68 dB in the frequency band of 29-34 GHz. The highest measured zero-bias voltage sensitivity is 1450 mV/mW at 38.6 GHz, and the sensitivity is better than 1000 mV/mW in the frequency band of 38-40 GHz.     

Ka频段高灵敏度检波器研制

介绍了一种高电压灵敏度、低切线灵敏度检波器的设计方法。在建立检波二极管简化物理模型的基础上,进行了检波二极管Ka频段阻抗参数的提取,再根据提取的阻抗参数,通过仿真优化了射频匹配网络,使得检波器能够较好地工作在23～34 GHz。实测表明,在1.2 kHz视频带宽下,当输入功率为-30 dBm时,23～34 GHz范围内电压灵敏度高于6 000 mV/mW,切线灵敏度优于-56 dBm,对应等效噪声功率(Noise Equivalent Power, NEP)估算为11.5～36 pW/Hz^1/2。对比实测与仿真结果较为一致,证明了阻抗参数提取的有效性。     

对极鳍线在空间功率合成器中的应用

介绍了一种新型的宽频带波导-微带渐变对极鳍线转换结构的设计方法及其在扩展同轴空间功率合成器中的 应用。该对极鳍线过渡形式采用一次函数、三角函数与指数函数相结合的新型复合函数曲线方程来代替传统的鳍线渐 变线函数方程，并利用对极鳍线自身结构的优化调整，就可以对频带内谐振频率产生抑制作用，不需外加任何谐振抑 制结构或金属孤岛，减少了设计和制造的复杂性。将其应用于6-18GHz 同轴空间功率合成器并经实际测试表明，合成 器在全频段内具有较低的插入损耗和回波损耗，从而证明了该设计方法的可行性。     

Ka波段双平衡星型混频器的设计与仿真

采用0.15μm GaAs PHEMT工艺,设计了一个26-38 GHz单片双平衡星型混频器,本设计改变了星型混频器一贯的混合微波集成电路结构,设计了版图实现单片集成,最后得出电磁仿真结果。此混频器能在中频为DC-12 GHz时,电磁仿真结果达到7-10 dB的变频损耗和15 dB以上的端口隔离。     

Ka频段宽带镜频抑制谐波混频器的设计

介绍了一种在Ka频段具有镜频抑制功能的四次谐波混合集成电路混频器的设计与实现.该混频器主要采用微带混合集成电路,由薄膜陶瓷基片制作.经测试,当中频固定在70 MHz,在射频大于4 GHz带宽内,变频损耗小于11.2 dB,镜频抑制度大于20 dB.     

基于ADS的S波段微带混频器的设计与仿真

首先阐述了微带单平衡混频器的工作原理,然后利用ADS软件设计了一个工作在S波段的微带无源下变频混频器,运用s参数及谐波平衡分析法对该混频器进行设计仿真。混频器射频输入信号为3 250MHz,本振信号为4 150MHz,输出中频信号为900MHz。由仿真结果验证方法的可行性,而且利用ADS进行微波电路仿真,具有周期短,开发成本低,性能优良等特点。     

X波段低变频损耗混频器设计

采用商用肖特基势垒二极管HSMS-2822,研制了低变频损耗、高隔离度X波段单平衡混频器。为实现所需要的混频带宽,本振信号和射频信号采用三分支定向耦合器耦合输入,仿真研究表明其能有效地改善工作频率带宽,提高本振端口与射频端口间的隔离度。通过设计合理的空闲频率回收电路,回收利用空闲频率能量,能有效地降低混频器变频损耗,提高本振信号、射频信号及空闲频率信号到中频端口的隔离度。在10.6GHz,测得最小变频损耗5.67dB;在10～11.5GHz,混频器变频损耗为6.4±0.7dB,变频损耗平坦度好,RF-IF隔离度优于27dB,LO-IF隔离度高于24dB,LO-RF隔离度优于14dB。     

新型四次谐波混频电路

本文介绍了一种适用于高次谐波混频的电路原理图,基于空闲频率相位抵消理论,该混频电路结构可以避免复杂的空闲频率回收电路设计,同时能获得很高的端口隔离度。基于该结构,设计了新型的Ka波段四次谐波混频器,该混频器在38.4 GHz测得最小变频损耗 8.3 dB,在34-39 GHz 变频损耗小于10.3dB, LO-IF、RF-LO、 RF-IF 端口隔离度分别优于30.7 dB、 22.9dB、46.5dB。     

带引向器的非对称平衡对拓Vivaldi天线设计

设计了一副改进的非对称平衡对拓Vivaldi天线。辐射贴片外边缘用3阶多项式曲线修正,以实现很宽的阻抗带宽。在天线口径处嵌入一个金属贴片作引向器以改善天线的辐射特性。对辐射贴片引入非对称性,使得E面波束偏离得到进一步补偿。实测结果表明,该天线具有极宽的工作带宽,在2~40 GHz内的增益大于0 dBi,且在15~30 GHz内的增益大于14 dBi;E面的波束偏离在6~40 GHz频率范围内小于3°。该天线具有结构简单、尺寸紧凑（44 mm×98 mm）以及方向图稳定等优点。该天线能够较好地应用于相控阵、超宽带系统等。     

毫米波宽带高中频单平衡混频器设计与实现

针对毫米波宽带通信、雷达和测试仪器领域的应用需求,提出一种E波段宽带高中频(IF)单平衡混频器。射频(RF)及本振(LO)信号通过多分支宽带加宽波导正交耦合器输入,通过鳍线过渡结构将信号从波导传输模式过渡到微带模式,并提供宽带中频信号及直流接地回路;中频输出低通滤波器可有效抑制LO及RF信号,并为其提供等效接地回路。利用肖特基二极管的非线性实现混频,并通过微带匹配电路最终实现宽带低损耗混频效果。混频器采用57.6、62.4、67.2 GHz 3个点频本振,将67~85 GHz的射频信号分段下变频至9.4~17.8 GHz的中频范围内。测试结果表明,在67~85 GHz射频频率范围内,射频输入功率为-15 dBm,本振输入功率为12 dBm时,混频器变频损耗为7.1~10.1 dB,对组合杂散的抑制在36 dBc以上。     

基于肖特基二极管的450 GHz二次谐波混频器

为了在亚毫米波波段进行遥感探测,研制了450GHz的二次谐波混频器.混频器的核心部件是一对反向并联的肖特基二极管,长度为74μm,截止频率高达8THz.在石英基片上搭建悬置微带的匹配电路,并采用一分为二的金属腔体.在二极管的仿真中获得二极管管芯的输入阻抗,然后考虑二极管的封装、匹配电路,仿真得到混频器的单边带变频损耗为8.0dB,所需本振功率为4mW.测试表明,本混频器的单边带变频损耗的最佳值为14.0dB,433~451GHz之间的损耗小于17.0dB,3dB带宽为18GHz,所需的本振功率为5mW.     

W 波段高效率二倍频器研究

本文介绍了基于砷化镓肖特基二极管的W波段高效率二倍频器。倍频器的结构紧凑,输入和输出均采用鳍线过渡。当输入功率为100mW 时,倍频器在91.8GHz 输出最大功率3.3mW。83GHz 到98GHz 的频率范围内,倍频器的倍频效率均大于2%。二倍频器可以把U 波段信号源拓展到W波段。     

Ka波段三路波导功分器/合路器

文章设计了一种可以使用在固态合成发射机上的三路等分功率波导功分器/合路器。在波导分支定向耦合器的基础上,增加一路副线波导,构成了一个一路输入、一路直通、两路耦合、两路隔离的六端口网络;采用增加波导长度的方式解决了实际应用中的相位补偿问题。另外在功分器的三路输出端增加了微带部分以提高功分器的可调试性。实际测量数据基本符合仿真结果:在1GHz带宽内,功分器的一路插损小于6dB,输入驻波小于1.6;合路器的一路插损小于4.9dB,输出驻波小于1.3。其性能满足使用要求。文章最后对该类型的波导功分器/合路器的设计提出若干改进方案。     

宽带Ka频段下变频器的设计与实现

介绍了一种宽带Ka频段下变频器的设计与实现。变频器链路采用低本振的二次变频方式,无频谱倒置,通过合理的频率配置和电平分配,减小了混频非线性导致的组合频率干扰,降低了输出杂散。变频器本振源应用双环频率合成技术实现了宽带、低噪声输出,设计结果得到了测试验证。变频器结构设计采用了模块化技术,便于调试、故障定位和维修,可广泛适用于Ka频段卫星通信地面站。     

射频电路中混频器的设计

目前实现小型化以及低功耗射频电路的一种可行性方法是实现收发机射频电路的集成。在射频电路的前端,混频器是实现频谱搬移的重要器件,是十分重要的模块。设计了一种微带平衡混频器,其主要由3dB定向耦合器、匹配电路、晶体管和低通滤波器组成,滤波器用来滤除输出信号中高次谐波频率成分,从而得到需要的中频成分。然后用ADS软件进行各部分电路设计、仿真,从功能仿真图中看到输出信号的频谱中有需要的中频频率成分,这就验证了混频器频谱搬移的功能。     

一种Ka波段行波管发射机的设计

介绍了一种Ka波段行波管发射机的技术参数及设计方法,主要叙述了发射机的构成:高压电源、高压隔离组件、控保电路及高频系统,并针对Ka波段发射机在精密跟踪雷达方面的应用,就其小体积、高电压情况下的电源模块化设计,高压绝缘设计作了详细说明。     

340GHz 四次谐波混频器的研制

太赫兹波是电磁波谱中最后一个未被全面研究开发的频率窗口,它的开发和利用具有重大的科学价值。介绍了一种太赫兹频段内340GHz基于肖特基势垒二极管的四次谐波混频器设计。应用高频场仿真软件(HFSS)以及谐波平衡仿真软件(ADS),对反向并联二极管对进行3D建模及阻抗频率特性分析,并在此基础上对混频器进行优化。最后,对该混频器进行加工和测试,结果表明,在327~343GHz频带范围内,变频损耗小于15dB,最优值为12.7dB。     

Low Conversion Loss Mixers with Improved Finline Transition and Bandstop Filter

A Ka-Band hybrid integrated single-ended mixer with low conversion loss is designed in this paper. In the proposed circuit architecture, metallic via holes are implemented along the mounting edge of substrate embedded in the split-block of WG (waveguide)-finline-microstrip transition. Simulated results show that the effect of high-order modes due to the mounting groove is effectively eliminated and the transition loss is greatly improved. Meanwhile, a slow wave and bandstop filter at Ka band, which presents an equivalent short circuit, is designed for the maximized utilization of idle frequency energy, RF and LO signal energy. In this way, the conversion loss of the mixer can be further improved. The lowest measured conversion loss 3.52dB is obtained at 32.2 GHz; the conversion loss is flat and less than 5.68dB over the frequency band from 29 to 34 GHz. Supported in part by National Natural Science Foundation of China (NSFC) under Grants 60621002 and in part by NSFC under Grants 60471017.     

Ka 波段反射式模拟移相器设计

相比于数字移相器,模拟移相器具有可以进行连续相位调制的优势。文中设计了一种工作于Ka 波段的反射式模拟电调移相器,该电路利用变容二极管与四分之一波长微带线组成的仔型支路和阻抗变换定向耦合器拓展了移相范围,并利用补偿电阻平衡了插入损耗波动。测试结果表明:在29 GHz ~31 GHz 频段,该移相器可以获得180毅左右的相移量,在中心频率30 GHz 处,插入损耗波动小于0. 4 dB,且线性度优于±2% 。     

四类LO信号对CMOS Gilbert混频器增益影响分析

本文深入研究了CMOS Gilbert混频器在四类本振信号(Local Oscillator,LO)作用下的开关模型,提出了相应情况下的混频器电压转换增益修正公式。基于0.25μm标准CMOS工艺的Gilbert混频器仿真结果表明,本文预测的电压增益理论值与仿真结果相差最大为0.08dB,对CMOS混频器的优化设计具有指导意义。