短毫米波宽带倍频源理论与技术研究

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1、隶．轫大◆孥博士学位论文短毫米波宽带倍频源理论与技术研究研究生姓名：医握堡本论文获国家自然科学基金委创新群体基金(60921063)资助。11lIlI籼m眦呲吣l蚴m帆㈣Y2627042RESEARCHONTHEORY舳TECHNIQUESOFBROADBANDFREQUENCY-MULTIPLIEDSOURCESATSHORT-MILLIMETERV以岍LENGTHSADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofDoctorof1n’EnglneenngVvBYC脏NZhe

2、n．huaSupervisedbyProf．XUJin-pingStateKeyLaboratoryofMillimeterWavesSchoolofInformationScienceandEngineeringSoutheastUniversityMay2013东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献

3、均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：丝!竺：』II砂东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。⋯橼蝉雌名鹤摘要短毫米波宽带倍频源理论与技术研究博士生：陈振华导师：徐金平教授东南大学毫米波国家重点实验

4、室短毫米波固态源是构成短毫米波段通信、雷达、测量、电子对抗等应用系统的关键部件，固态倍频技术作为短毫米波固态源的重要实现途径之一，正日益受到广泛的关注。深入开展短毫米波固态倍频源的理论与技术研究，对于短毫米波应用技术及亚毫米波、太赫兹技术的发展具有重要意义。本文基于国内现有技术条件，以实现宽带、全波段、高效率、高输出功率的固态倍频源为目标，在分析与建立固态器件精确等效电路模型的基础上，深入研究了具有不同电路拓扑结构的V波段、W波段宽带倍频器的理论与关键技术，同时进行了相应频段的高性能带通滤波器的研制，并完成了相关实验研究工作。本论文主要研究进展包括：1．对现

5、有GaAs肖特基势垒二极管的等效电路模型进行了改进与发展，建立了不仅体现二极管自身无源寄生效应而且包含二极管具体电路环境影响的精确的宽带等效电路模型。该模型进一步计入了二极管外延层、缓冲层等无源结构的材质损耗效应，以更好地反映高频条件下的损耗特性。与原有二极管的等效电路模型相比，在保持幅度频响特性精度的基础上，显著提高了等效电路宽频带范围内相位特性的精确度，为后续宽带倍频电路的优化设计打下了重要基础。2．对宽带倍频器输出功率凹点的形成机理进行了深入分析，揭示了基于反向并联二极管对(APDP)的奇次倍频电路中基波效应这一重要的功率凹点成因机理。在已有的“反相谐

6、波对消”导致功率凹点的理论基础上，提出了由于输入与输出端的基波信号的压差的削弱导致功率凹点的新观点并建立了相应的理论模型。分析表明，在宽带倍频电路中，基波效应对功率凹点的影响比谐波对消更为严重。同时，在对倍频器输入、输出嵌入网络的相位特性进行建模分析的基础上，提出了嵌入网络相位特性的约束准则，并以此为判据对嵌入网络的相位特性进行约束和优化，从而避免在宽带倍频时出现功率凹点现象。3．为了提高固态倍频源输出信号的频谱纯度，研究了具有带外抑制增强特性和全波段带通特性的短毫米波带通滤波器的设计与实现技术。为了提高带通滤波器对紧邻通带边缘的带外频点的抑制，通过引入“陷

7、波腔”的方法产生新的传输零点以有效增强带外抑制度。对E面和H面两种陷波腔的陷波机理进行了深入分析，选择更具鲁东南大学博士学位论文棒性的E面结构陷波腔，采用“鳍线带通滤波器”加“陷波腔’’的组合形式，研制了具有高带外截止特性的W波段带通滤波器，测试结果验证了所提出的利用陷波机理的方法的有效性。同时，还研制了基于感性膜片结构的V波段、W波段全波段带通滤波器。综合运用滤波器网络综合技术及场仿真技术，快速综合出滤波器的初始结构尺寸，并在此基础上进行结构优化。缩短了设计时间，增强了设计的准确性，所研制的两款全波段带通滤波器插入损耗和带外抑制等主要技术指标与国外同类商用

8、产品性能相当，表明在国内己具备了独立自主研制此类短毫