EHF频段宽带上变频组件研究

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随着近年来微波通信应用的深入,微波组件正向更高频和小型化的方向发展。上变频组件是发射机中不可或缺的重要组成部分,本文基于多芯片组装技术(Multi-Chip Module,MCM)对微波单片集成电路(Microwave Monolithic Integrated Circuit,MMIC)完成紧密分布连接,实现EHF频段宽带上变频组件的小型化设计。首先,本文对宽带上变频组件发展现状进行调研分析,确定了主要研究方向并介绍多芯片组装技术和低温共烧陶瓷(Low Temperature Cofired Ceramic,LTCC)两项技术,同时简述发射机理论以及电路基本知识。根据设计指标对上变频系统做了较为详细的方案设计分析,包括变频方案的选择、各段链路的设计以及整体系统的仿真计算。其次,本文对宽带上变频组件进行电路芯片的选型,无源器件和预失真线性化模块的设计仿真。内容包括两款SIW(Substrate Integrated Waveguide)滤波器的小型化设计与两路式模拟预失真模块的通用化设计。射频滤波器为基于LTCC技术的多层交叉耦合SIW滤波器,将六个谐振腔分布在三层电路结构中,相比于传统SIW滤波器体积减小了近2/3,具有较高选择性;本振滤波器选择E型DGS(Defected Ground Structure)结构SIW滤波器,采用双向加载DGS结构的方法对本滤波器做小型化设计,体积减小了近1/2,实现较好的选择性及本振谐波抑制度;预失真模块采用两路式模拟预失真电路,通过矢量叠加技术使模拟预失真器可同时满足固态功放与行波管两种功率放大器的线性化要求。最后,对电路进行版图设计与腔体设计,整机尺寸为78mm×52mm×12mm。经过整机测试,本上变频组件的增益达到40d B,输出平坦度小于±1d B,杂散抑制度达到高于50d Bc,输出端口驻波比为小于2,满足设计要求。
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