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采用CMRC结构的Ka波段 四次谐波混频器设计

作者:时间:2014-06-25来源:网络收藏

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/259392.htm

1 引言

毫米波混频器是毫米波通信、测量、雷达、电子对抗等系统中不可缺少的关键部件。当系统使用频率进入毫米波频段后,对应的基波混频器的本振源制作难度较大,成本较高。从降低成本、利用现有成熟技术的角度考虑,采用谐波混频可以降低本振的工作频率,而且可得到相当于基波平衡混频器的噪声性能,在毫米波频段被广泛应用。

2 原理

谐波混频主要是利用二极管的非线性得到本振的n(2,4,6……)次谐波和射频混频,再由匹配电路,滤波电路选出所需中频。通常采用反向并联二极管对,使输出电路中,射频只与本振的偶次谐波混频,谐波成分比单管混频减少一半,而幅度却比单管大一倍。奇次本振只在管对内部,输出电路中没有本振的奇次谐波,这样既简化了电路,减少了噪声,同时大大降低了变频损耗。整体原理框图如下:

图1 谐波混频原理框图

3 紧凑微波谐振单元()滤波器

低通滤波器是现代通信系统中的关键部分,传统微带低通滤波器采用高低阻抗线或开路线结构,受传输线最高阻抗的限制,它们阻带窄,寄生通带影响大。针对这些缺点,现代微带低通滤波器着重研究光子带隙(PBG)或缺陷地(DGS)两种结构,通过这些结构具有的等效电容和等效电感,实现了非常高的阻抗,从而大大提高了滤波器的性能,同时还具有宽带阻和慢波特性。

根据传输线理论,无耗线的波速 LC是单位长度的分布串联电感、分布并联电容。通过增大LC就能减小波速v,得到慢波特性。

对于慢波结构,频率f变化时,由于波速v较小,波长λ相对变化小,对结构的影响小。另一方面,对于同一频率,慢波结构的波长λ小,则相应的结构尺寸也小。低通滤波器的几何结构如图2:

图2 低通滤波器

它包括两端50欧匹配线,中间一根长水平传输线,八根水平耦合线和四根垂直补偿线,这些细线大大增强了电感,而平行线之间的缝隙又增大了传输线的电容。电容电感的增加使得这个结构具有慢波特性,而且这些各种不同的电容电感产生了多个传输零点,使得电路具有宽阻带的效果。等效电路如图3。

图3 CMRC滤波器等效电路

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