W波段矢量調(diào)制器研究.pdf

1、FMCW體制雷達相對于傳統(tǒng)脈沖體制的雷達具有體積小、功效比高、精確的遠距離分辨率以及抗干擾能力強等優(yōu)點，然而其固有的信號泄漏問題制約了其廣泛應(yīng)用。射頻對消技術(shù)是公認最為有效的幾種解決方案之一，它能抑制大部分發(fā)射機的泄露信號以防止接收機飽和，從而避免影響到接收機的性能。矢量調(diào)制器作為該技術(shù)的核心部件，得到了廣泛的研究和應(yīng)用。對其的研究從最初的近射頻波段到現(xiàn)在的太赫茲波段，采用的工藝也由混合集成到如今的單片集成以及3D集成。然而相比于國外2

2、0多年的歷史和發(fā)展經(jīng)驗，國內(nèi)對這方面的研究不多，而且都集中在較為低頻的波段。
　　本論文主要目標是設(shè)計一款在94GHz中心頻率，且500MHz帶寬附近的平衡型I-Q矢量調(diào)制器，最終使其輸出信號能夠在0~360°范圍內(nèi)相位可調(diào)，并且幅度衰減范圍在10dB至無窮大。本文首先介紹了國內(nèi)外的研究發(fā)展和現(xiàn)況，并詳細分析了各類類型的矢量調(diào)制器的工作原理以及本文選用平衡結(jié)構(gòu) I-Q矢量調(diào)制器的原因。通過對不同結(jié)構(gòu)的耦合器以及合路器的優(yōu)缺點進行分

3、析，根據(jù)應(yīng)用需要，分別選擇了Lange耦合器和Wilkinson功分器。之后我們利用HFSS軟件對它們的結(jié)構(gòu)進行了建模仿真，并且因為MMIC工藝的特性，生成Wilkinson功分器的隔離電阻時，可以采用薄膜電阻。隨后我們將HFSS模型的仿真后的S參數(shù)數(shù)據(jù)導(dǎo)入ADS軟件中進行電路仿真，首先驗證了簡單結(jié)構(gòu)和平衡結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點，證實了平衡結(jié)構(gòu)的矢量調(diào)制器可以有效的抑制 PHEMT晶體管中由于高頻引起的寄生參量。然后決定采用平衡結(jié)構(gòu)的 I-Q矢量

4、調(diào)制器并接著對整個電路進行仿真，仿真結(jié)果實現(xiàn)了輸出信號在0~360°內(nèi)的幅度和相位可調(diào)，由此證明了方案的可行性。
　　由于單片集成電路芯片加工條件要求很高，并且加工周期較長，因而采取了第二種方案作為備選。第二種方案采用混合集成的結(jié)構(gòu)，同樣用HFSS軟件設(shè)計了波導(dǎo)分支線耦合器以及波導(dǎo)環(huán)形電橋，然后為雙相幅度調(diào)制器芯片設(shè)計了版圖并做成了單獨的模塊。最后各模塊之間通過法蘭盤接口采用波導(dǎo)進行連接并且測試。這種方案技術(shù)成熟，加工難度不高，具