文档介绍：南京理大学硕士学位论文毫米波倍频器的研究
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声明
本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果,尽我所知,在本
学位论文中,除了加以标注和致谢的部分外,不包含其他人己经发表或
公布过的研究成果,也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使
用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文
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南京理工大学硕士学位论文毫米波倍频器的研究
绪论
研究背景
毫米波通常是指波长介于至皿的电磁波,它所对应的频率范围为一。
由于它介于微波与光波之间,因此,它具有两者的综合优点,如分辨率高,体积小,
频谱宽,波束窄,抗干扰能力强,穿透能力强,可以全天候工作等。
毫米波技术的发展经历了一段兴衰的历程。在本世纪年代,毫米波技术有所
发展,但由于工艺、材料和技术方面的困难及认识上的限制,其发展速度比微波慢
特别是本世纪年代,由于激光和红外技术的飞速发展,同时,毫米波长距离通信
又受到新兴光纤技术的严重挑战,因此毫米波技术又一度陷入低潮。本世纪年代,
由于毫米波综合了微波与光波的优点,可以弥补红外和微波系统所面临的不足,因
而又吸引了人们的研究兴趣
毫米波技术在雷达、通讯、制导、遥感、射电天文、等离子物理等方面有广阔
的应用前景。民用方面,毫米波也有广阔的应用前景,如在移动电话,汽车防撞雷
达,医疗等方面的应用。
无论在毫米波通信或毫米波制导等应用中都必须有高质量、稳定可靠的毫米波
振荡源,它性能的优劣直接关系到整个系统工作性能的好坏。目前获得毫米波信号
源的方式大致有两类一是利用耿氏管、工淤八器件、速调管、回旋管等器件直接产
生二是利用微波源经倍频后获得。
由于简单的毫米波固态源的频率稳定度和相位噪声常常不能满足要求,难以满
足通信和雷达系统应用。因此,通常要采取各种稳频措施,如外腔稳频、注入锁相、
锁相倍频的毫米波固态源等。
毫米波倍频器是毫米波技术中的一项重要内容,它可以降低毫米波设备的主振
频率和扩展工作频段。同时,又把微波设备所具有的优点,如高频率稳定度及微波
调制器的调制特性等扩展到毫米波波段。此外,目前小功率的短毫米波、亚毫米波
固态源主要依靠倍频方法实现。因此,毫米波倍频器的研究具有重要的意义。
原则上,各种半导体非线性器件都可用来构成倍频器。根据通过半导体非线性
器件的波形不同可分为正弦波倍频器和脉冲波倍频器。对于连续波倍频器,最常用
的是变容管倍频器和阶跃管倍频器。变容管倍频器适用于低次倍频,但其效率高、
功率大,如果忽略损耗电阻,等寄生参量的影响,由门雷一罗威功率关系,其效率
可达俄。而阶跃管倍频器多用于高次倍频场合,由于它不需要变容管倍频常所需
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南京理工大学硕士学位论文毫米波倍频器的研究
要的空闲电路,因而在电路结构上相对简单,其倍频次数可达次以上,但倍频输
出功率比变容管倍频器小。
非线性器件对倍频器起着至关重要的作用。在毫米波倍频器电路中,常采用的
非线性器件是肖特基势垒二极管、砷化稼一半导体场效应晶体管、雪崩二极管以及
混频管等。混频管利用非线性电阻产生谐波,理论己证明,非线性电阻倍频器的最
大效率为丫,因而,在倍频器中不常用。非线性电抗性元件是构成倍频器的基础器
件,而容性非线性电抗是实际中用得最多的电抗性元件。变容二极管和三端器件
是目前使用最多的倍频器件考虑到和实验室要求,本课题采用变容
管。
国内外研究状况及趋势
固态倍频源发展十分迅速,从器件看,由早期的非线性电阻二极管发展到变容
管、阶跃管、隧道二极管、雪崩二极管等,由双极三极管发展到利用单栅、双栅场
效应晶体管倍频从波段看,由短波、超短波到厘米波乃至毫米波、亚毫米波倍频
都取得了惊人的进展从功率看,采用放大倍频技术,在波段,倍频输出功率可达