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本论文是8.3.5.10项目,即毫米波混合集成技术研究课题中的一部分。要求将厘米波信号通过倍频方式提升到Ka频段,并通过功率放大获得0dB倍频输出。用作单脉冲和差体制制导雷达接收系统三路混频器的本振源。 本文通过对计算毫米波微带线介电常数的经验公式的比较,得出适合Ka频段工程应用的公式;对微带不连续特性(包括开路端、缝隙)以及平行耦合微带进行分析并设计一个毫米波宽带的微带带通滤波器,通带31~36GHz,通带内衰减小于1dB,在28GHz和40GHz的衰减大于20dB;为了使微带电路在波导系统中进行性能检测,对波导—微带过渡进行仿真设计,其中波导—脊波导—微带过渡插入损耗小于0.7dB,波导—探针—微带过渡插入损耗小于0.5dB。 在有源部分,分析了放大器的稳定性和噪声系数,以及高增益放大器和低噪声放大器(包括多级低噪声放大器)的设计方法;讨论了倍频器的稳定性和噪声以及倍频器的倍频原理,针对反馈结构的倍频器做进一步分析,发现其功耗低,对不需要的谐波抑制度好,并且使输入输出隔离度变好;采用单片HMMC5040成功制作了Ka频段三、四倍频—功率放大组件,实现了有增益的倍频;作为倍频放大组件的应用实例,初步分析了Ka频段双路集成接收前端。对倍频器电路仿真采用谐波平衡法。 在三倍频放大组件中,输出频率在31.5~36GHz的范围内,实现了有增益的倍频,最大的倍频增益5.1dB;在四倍频放大组件中,输出频率在34~35GHz的范围内,实现有增益的倍频,最大倍频增益1dB。 实验结果表明,倍频放大组件能够为单脉冲和差体制制导雷达接收系统提供三路混频器的本振源,并且具有成本低、体积小、可靠性高等优点。