W頻段接收機(jī)前端研究.pdf

1、本文是對(duì)W頻段接收機(jī)前端進(jìn)行研究。受器件和工藝的影響，該系統(tǒng)采用混合集成的方法研制。接收機(jī)前端的任務(wù)是將天線送來(lái)的92-96GHz高頻信號(hào)變頻到中頻8-12GHz，要求系統(tǒng)有較高的靈敏度和頻率穩(wěn)定度。系統(tǒng)主要由高頻帶通濾波器、本振信號(hào)源和亞諧波混頻器組成。對(duì)構(gòu)成電路的鰭線及其不連續(xù)性和構(gòu)成系統(tǒng)的三個(gè)部分分別做了研究。 編制了一套用譜域法和經(jīng)驗(yàn)公式法分析鰭線的計(jì)算軟件。提出了采用徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為鰭線不連續(xù)性的網(wǎng)絡(luò)模型。通過(guò)電

2、磁仿真軟件分析鰭線不連續(xù)性，獲得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需要的樣本數(shù)據(jù)。鰭線不連續(xù)性的物理尺寸和頻率作為輸入變量，不連續(xù)性等效電路元件參數(shù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出變量，經(jīng)過(guò)對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練，最后可以由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)快速、有效地獲得鰭線不同槽寬的跳變、凹槽和凸帶的等效電路參數(shù)。經(jīng)過(guò)訓(xùn)練后的網(wǎng)絡(luò)可以模擬鰭線不連續(xù)性的網(wǎng)絡(luò)特性，計(jì)算速度比直接用電磁仿真軟件分析要快得多，使之能用于含有鰭線不連續(xù)性的電路設(shè)計(jì)和優(yōu)化。 對(duì)于帶通濾波器，采用E面濾波器的方式實(shí)現(xiàn)，首先用

3、傳統(tǒng)的模式匹配法設(shè)計(jì)了用于本振濾波的U頻段濾波器，所設(shè)計(jì)的濾波器經(jīng)現(xiàn)有商業(yè)軟件的仿真，性能都符合要求。提出了可以用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型綜合方法設(shè)計(jì)E面濾波器，并提出了用反轉(zhuǎn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入輸出變量的網(wǎng)絡(luò)模型以簡(jiǎn)化濾波器的綜合設(shè)計(jì)，避免了一次求解方程獲得物理尺寸的過(guò)程，并以該方法設(shè)計(jì)了用于射頻濾波的W頻段E面帶通濾波器，測(cè)試結(jié)果跟預(yù)期的結(jié)果符合的比較好。 本振源是采用高穩(wěn)定的微波鎖相，然后倍頻到毫米波的方式實(shí)現(xiàn)。微波鎖相源采用數(shù)字

4、鎖相集成電路PE3236實(shí)現(xiàn)。壓控振蕩器輸出10.5GHz的微波信號(hào)經(jīng)過(guò)HEMT器件倍頻器獲得所需要的42GHz信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)毫米波單片功率放大器以獲得推動(dòng)混頻器的本振功率。輸出采用對(duì)極鰭線的波導(dǎo)微帶過(guò)渡，通過(guò)仿真認(rèn)為影響過(guò)渡性能最重要的參數(shù)是對(duì)極鰭線余弦過(guò)渡線的長(zhǎng)度。通過(guò)測(cè)試計(jì)算研制的本振源輸出功率達(dá)到19dBm。 亞諧波混頻器采用單脊鰭線的方式實(shí)現(xiàn)。先分析了肖特基勢(shì)壘二極管對(duì)的特性，然后通過(guò)分別獨(dú)立出射頻網(wǎng)絡(luò)、本振網(wǎng)絡(luò)和中頻

5、網(wǎng)絡(luò)的方法設(shè)計(jì)該混頻器。即先用大信號(hào)方法設(shè)計(jì)本振網(wǎng)絡(luò)，使之匹配混頻用的肖特基二極管對(duì)，用諧波平衡的方法仿真有出本振信號(hào)通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)激勵(lì)的二極管對(duì)所對(duì)應(yīng)的射頻阻抗，由此并根據(jù)鰭線不連續(xù)性的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型優(yōu)化設(shè)計(jì)出射頻網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)對(duì)射頻、本振和中頻信號(hào)回路的要求設(shè)計(jì)出微帶結(jié)構(gòu)的中頻網(wǎng)絡(luò)。最后通過(guò)聯(lián)合電磁場(chǎng)仿真數(shù)據(jù)和器件模型進(jìn)行諧波平衡分析使亞諧波混頻器達(dá)到最佳設(shè)計(jì)結(jié)果。 最后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)做聯(lián)機(jī)測(cè)試，其性能滿足工程的要求。并具有較高的頻率穩(wěn)定