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基于谐波混频结构的Ku/Ka双频段混频器设计

基于谐波混频结构的Ku/Ka双频段混频器设计

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作者：许辉达南京理工大学

学位级别：硕士

为了进一步提高弹载探测系统的抗干扰能力,探测系统应当具备大频差的多频段工作能力,本文就针对大频差的双频段探测系统中高性能射频电路设计的问题,对Ku/Ka双频段混频器展开如下研究工作:(1)针对双频段混频器两个频段频差较大的问题,... 详细信息

为了进一步提高弹载探测系统的抗干扰能力,探测系统应当具备大频差的多频段工作能力,本文就针对大频差的双频段探测系统中高性能射频电路设计的问题,对Ku/Ka双频段混频器展开如下研究工作:(1)针对双频段混频器两个频段频差较大的问题,拟采用谐波混频的方式实现双频段混频的功能;基于二极管分析双频段谐波混频器的可行性,进而对反向并联二极管对(APDP)结构的谐波混频原理进行分析,并基于该结构设计Ku/Ka双频段混频器的技术方案。(2)针对混频器方案中变频损耗、端口隔离和灵活性等方面存在不足的问题,分别从闲频回收、电路匹配、杂散抑制和频段控制四个方面进行分析比较,通过引入紧凑微带谐振单元(CMRC)和设计匹配电路减小变频损耗;采用基于SIR结构的微带滤波器和高选择性波导滤波器提高端口隔离和杂散抑制;设计开关电路实现两个工作频段自由切换的功能。(3)针对混频器各电路模块不同的性能要求,采用场路结合的方法解决毫米波频段下混频二极管精确模型建立的问题;使用新型的螺旋紧凑型微带谐振单元(SCMRC)设计小型化的信号反射单元和宽阻带中频低通滤波器;基于SIR耦合环结构设计具有快速滚降特性和高带外抑制性能的本振和射频带通滤波器;设计E面电感膜片波导滤波器实现射频滤波的高选择性要求。(4)联合所有电路模块进行仿真和参数优化,并研制了一套混频器。经测试,本文设计的Ku/Ka双频段谐波混频器在工作频段16.3～17.15GHz和32.4～33GHz内,接通状态下变频损耗分别为11～13.8dB和12.8～15.26dB,断开状态下变频损耗分别大于26.6dB和27.2dB。分析Ku/Ka双频段谐波混频器的测试结果,可知采用谐波混频的方法设计大频差的双频段混频器是切实可行的。

关键词：双频段混频器 APDP谐波混频二极管模型滤波器 CMRC SIR

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