高线性微波混频器的研究与设计

作     者：龙中华 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：补世荣

授予年度：2013年

学科分类：0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 080902[工学-电路与系统] 08[工学] 

主      题：高线性 混频 变频损耗 隔离度 IP3 

摘      要：微波混频器是现代通信系统中的收发信机前端射频微波电路不可或缺的部件。不论是微波通信、雷达、遥控、遥感、还是电子侦察与电子对抗，以及微波测量系统，都必须把微波甚至更高频率的信号用微波混频器降到中低频来处理。随着通信技术在人民生活中各个领域的发展以及当前无线通信服务的多样性要求，设计研发出一种其中包含可以处理多种模式、多频带、多标准的收发器的现代无线通信系统，这就需要一个低损耗的高线性微波混频器来代替传统的混频器。高线性微波混频器以其宽带、低噪声、低本振、良好的隔离度等特性成为了射频微波电路系统里收发信机中混频电路的优良选择方案。 论文首先对微波混频器理论做了一些简单的阐述，在理解并掌握非线性器件的工作原理的基础上进一步对AVAGO公司研发生产的晶体管ATF54143的电路模型做了进一步的电路应用研究，并利用ATF54143的一些应用特性及参数提出了一些构成电路模型的设计。论文对微波传输线的巴伦设计和实现方法做了分析与研究，并结合ATF54143频率应用范围利用微波电路仿真软件ADS对本论文提出的电路模型的巴伦做了基本设计，实现了其基本功能。然后使用安捷伦公司设计研发的微波电路设计软件ADS研究了一种基于非线性器件FET的低成本高线性性能的微波混频器，主要针对其线性度IP3进行了研究。设计出来的结构、过程、结果都比传统的微波混频器设计的方法具有明显的优势。然后运用ADS软件对该高线性微波混频器的各个模块进行仿真，并实现了每个模块的实际电路。最后把每个模块连接起来实现了一种可以用于现代通信系统收发信机前端电路的高线性微波混频器，对设计过程遇到的问题进行了进一步剖析。 最后用安捷伦公司的矢量网络分析仪和频谱分析仪对这种高线性微波混频器的各种性能指标进行了相应测试，在1GHz频率下，变频损耗低至7dB，端口隔离度达到60dB，三阶差值达67dBc，此时三阶交调值IP3可到13.5dBm。论文实现的高线性微波混频器可以为研究混频器的线性度提供参考，为进一步提高通信系统的整机性能研究与分析做参考。