基于SIW的自振蕩混頻器研究.pdf

1、近年來(lái)隨著通信系統(tǒng)以及雷達(dá)等無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，小型化和高性能的射頻微波器件變得越來(lái)越重要，在傳統(tǒng)無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)中，混頻器與振蕩器作為現(xiàn)代通信系統(tǒng)中所必須的重要器件往往占用大量的面積，限制了整體電路的性能提升，而自振蕩混頻器（Self-Oscillating Mixer，SOM）能夠通過(guò)使用單個(gè)有源器件同時(shí)實(shí)現(xiàn)振蕩與混頻功能，為設(shè)計(jì)緊湊、低功耗的收發(fā)系統(tǒng)提供了新的設(shè)計(jì)思路?；刹▽?dǎo)作為一種新型的導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，具有低插損、高功率容量及低輻射的優(yōu)

2、點(diǎn)，且能夠使用普通的PCB工藝進(jìn)行加工，結(jié)合自振蕩混頻技術(shù)與基片集成波導(dǎo)即可設(shè)計(jì)出平面化的緊湊型自振蕩混頻器，可以適用于設(shè)計(jì)低功耗、小型化、平面化的通信系統(tǒng)。
　　本文主要研究了基于基片集成波導(dǎo)的自振蕩混頻器的設(shè)計(jì)，首先對(duì)基片集成波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)、特性及應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了介紹，之后結(jié)合基片集成波導(dǎo)的傳播特性對(duì)波導(dǎo)與微帶線(xiàn)的過(guò)渡結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與仿真。在此基礎(chǔ)上利用基片集成波導(dǎo)高品質(zhì)因數(shù)的特性設(shè)計(jì)高 Q基片集成波導(dǎo)諧振器用來(lái)在反饋環(huán)路上穩(wěn)定振蕩

3、信號(hào)。之后使用SIW諧振器設(shè)計(jì)并聯(lián)反饋振蕩電路，當(dāng)電路滿(mǎn)足振蕩條件時(shí)環(huán)路中將產(chǎn)生本振信號(hào)，射頻信號(hào)則通過(guò)耦合器耦合到環(huán)路之中進(jìn)行混頻并通過(guò)低通濾波器在晶體管的漏極得到中頻信號(hào)。鑒于如雷達(dá)接收系統(tǒng)等現(xiàn)代通信系統(tǒng)中要求當(dāng)射頻信號(hào)頻率變化時(shí)本振信號(hào)頻率也能隨之變化以保持中頻信號(hào)頻率不變，本文第二部分通過(guò)使用一種新型的變?nèi)荻O管與基片集成波導(dǎo)的耦合方式設(shè)計(jì)了一款基于基片集成波導(dǎo)的固定中頻自振蕩混頻器，該自振蕩混頻器可以通過(guò)調(diào)節(jié)變?nèi)荻O管的偏置電

4、壓對(duì)自振蕩混頻器的振蕩頻率進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)。
　　本文設(shè)計(jì)的兩款自振蕩混頻器均完成了仿真并通過(guò)加工實(shí)物進(jìn)行測(cè)試與驗(yàn)證，最終測(cè)試結(jié)果表明對(duì)于固定本振的自振蕩混頻器，當(dāng)輸入射頻信號(hào)頻率范圍在11.5-12.5GHz區(qū)間內(nèi)時(shí)變頻損耗小于7dB，相位噪聲優(yōu)于-85dBc/Hz@100kHz,對(duì)于固定中頻自振蕩混頻器，當(dāng)變?nèi)荻O管的偏置電壓在0-16V之間調(diào)節(jié)時(shí)本振頻率在9.95GHz到10.39GHz之間連續(xù)可調(diào)，且在整個(gè)調(diào)諧范圍內(nèi)具有大于4