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本文研究了EHF波段四次分谐波混频器,可应用于毫米波卫星通信模拟转发器中。
首先,基于嵌入网络为理想二端口网络的分谐波混频器模型,通过非线性仿真分析了主要空闲频率分量(fRF-2LO、fRF+2LO、fRF)的反射相位对变频损耗的影响,为混频器电路的设计奠定了理论基础。
为实现空闲频率分量的最优反射相位,在本振输入端设计了两个基于小型化微带谐振单元(CMRC)的低通滤波器,其传输零点分别为fRF和fRF-2LO,在中频输出端则采用了半波长侧边平行耦合微带带通滤波器。仿真和测试结果表明,滤波器的设计满足要求。
对选用的反向并联肖特基势垒二极管建立了非线性模型,结合上述CMRC低通滤波器以及中频输出带通滤波器,完成了EHF波段四次分谐波混频器的整体仿真和优化。通过调节二极管对与滤波器之间的传输线电长度以降低混频器的变频损耗。同时,对混频器各端口的匹配网络进行了优化设计,以减小端口驻波。
为了便于混频器的测试,分别设计了EHF及K波段E面波导-探针-微带过渡,并进行了仿真验证。
基于以上工作,对EHF波段四次分谐波混频器进行了集成设计和实验研究。测试结果表明,在输入信号为43.5~45.5GHz,本振功率为8dBm时,混频器变频损耗为13~17.5dB(含中频输出带通滤波器,其插入损耗约为2dB)。
最后,对混频器的测试结果进行了分析。该混频器经过改进、完善后可望获得工程应用。