100-110GHz倍频器的研制

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毫米波是电磁波频谱的重要组成部分之一,处于微波技术和光传输技术的交叉研究领域,在射电天文遥感技术、雷达和卫星通讯等方面都具有重大的科学研究价值和广阔的实际应用前景。采用固态电路获得毫米波信号一般有两种主要途径:由振荡器直接产生或由较低频段的微波、毫米波信号经倍频产生。其中,用倍频方法产生的太赫兹波信号由于具有稳定性好、主振频率较低、工作频段较宽、调制度较深等优点而常常被优先采用。本文对100-110GHz倍频器进行研究,并对其中一种倍频器电路进行了加工、制作及测试。由于三毫米波位于大气窗口频段内,因此本倍频器的设计可以克服通常毫米波在大气中传播衰减严重的缺点。该倍频器采用基于输入鳍线匹配网络、输出悬置微带匹配网络、偏置滤波网络和肖特基势垒二极管的不平衡-平衡电路结构,具有隔离度较高、较易于分别对输入和输出网络进行匹配等优点。此外由于输入奇模与输出偶模的模式正交性,该二倍频器无需额外的输入输出滤波器,这有利于简化电路结构和减小损耗。本文创造性地采用渐变单面双鳍线结构作为输入匹配网络以减小输入、输出传输线间的不连续性,进而减小倍频损耗。输入U波段信号通过标准波导WR19馈入,二倍频器信号由标准波导WR10馈出。为了进一步增大输出信号功率,本文还研制了一款W波段功率放大模块。测试结果表明,在100-110GHz频段,二倍频器的倍频损耗最小可达12.9dB,平均为16.7dB。输出功率最高可达0.5dBm,对基波抑制较好。功率放大模块可成功对100-110GHz信号进行放大,输出功率最高可达7.7dBm。目前较少见到国内的公开文献关于用微波毫米波混合集成电路倍频的方法得到100GHz以上信号的报道,相信本文的研究对毫米波及太赫兹频段信号源的研究具有一定积极意义和推动作用。
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