集成小型化混頻器的研究.pdf

1、為了適應(yīng)具有較寬頻率帶寬比的信號，在高頻接收機(jī)前面促進(jìn)上變頻的發(fā)生，同時(shí)提高接收機(jī)靈敏度，設(shè)計(jì)高性能無源混頻器可以使原始設(shè)備廠商優(yōu)化接收機(jī)設(shè)計(jì)，這樣的混頻器在軍方應(yīng)用和民用場合都很有用。最原始的單端和單平衡的無源二極管混頻器由于較差的端口隔離度和中頻端口輸出頻率低等缺點(diǎn)逐漸受到摒棄。隨后出現(xiàn)的平衡混頻器由于較寬的本振和射頻工作帶寬、較高的端口間隔離度、較大的輸入三階交調(diào)截點(diǎn)IP3等廣泛受到研發(fā)工程師的青睞，但其存在插入損耗通常為-6 d

2、B甚至更大和本振功率10 dBm左右的缺點(diǎn)。有源混頻器由于電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，特別是應(yīng)用于微波頻段時(shí)，用微帶線制作的話尺寸會(huì)很大，不利于電路的集成，與器件小型化發(fā)展趨勢背道而馳。故微波通信中無源器件的小型化研究工作仍存在著未攻克的難關(guān)。
　　本文首先從小型化混頻器研究背景及意義開始，依次介紹其歷史、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展態(tài)勢；接著詳細(xì)解釋了混頻器工作原理，分析混頻器各項(xiàng)性能參數(shù)概念及其計(jì)算方法；然后深入研究平面巴倫理論，對平面巴倫進(jìn)行

3、仿真驗(yàn)證及改進(jìn)分析，在此基礎(chǔ)上引入多層Marchand巴倫結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)小型化，并仿真驗(yàn)證性能指標(biāo)。
　　本文研制的混頻器在綜合對比不同混頻器結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，選擇雙平衡混頻器電路結(jié)構(gòu)，采用Avago公司的HSMS2827芯片作為環(huán)形二極管堆，利用SPICE參數(shù)模型在ADS軟件中對射頻、本振回路的二極管對建模分析，仿真阻抗頻率特性，為巴倫阻抗匹配提供初值。分析與研究多層Marchand巴倫各項(xiàng)指標(biāo)，基于LTCC工藝在三維高頻電磁仿真軟件HF

4、SS中建模和改進(jìn)，通過模型改進(jìn)對比，選擇級聯(lián)巴倫結(jié)構(gòu)進(jìn)行混頻器巴倫設(shè)計(jì)。對射頻、中頻、本振巴倫進(jìn)行優(yōu)化仿真，導(dǎo)出SNP文件后聯(lián)合二極管模型進(jìn)行級聯(lián)仿真，保證小型化寬帶混頻器的性能。
　　本文詳細(xì)地介紹了雙平衡混頻器的設(shè)計(jì)流程，采用級聯(lián)巴倫以提高帶寬，并且在中頻處添加中頻巴倫以提高隔離度，最終對混頻器進(jìn)行了加工測試。研制的混頻器射頻、本振工作帶寬為3-7 GHz，中頻工作帶寬DC-2 GHz，在3-7 GHz帶寬內(nèi)變頻損耗為-10~