【正文】 感謝我的父母和親人在我漫長的求學(xué)過程中給予的理解和支持！感謝為評閱本文付出辛勤勞動的老師、學(xué)者們。四年來，周老師廣博的知識、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、平易近人的學(xué)者風(fēng)范，對事業(yè)的奉獻精神以及對學(xué)生無微不至的關(guān)心，都將是我一生難忘的。根據(jù)測試數(shù)據(jù)判斷倍頻器各項指標是否達到要求。e).用頻譜儀測試倍頻器的輸出頻譜，觀察倍頻器的諧波電平。直流供電:+12V，即在測試加電前應(yīng)將直流電壓置為+12V，電流最大輸出限流為350mA。黃銅具有容易加工、硬度高、與鐵相比不易氧化的優(yōu)點，同時，銅與GaAS具有相近的熱膨脹系數(shù)，而且具有良好的熱傳導(dǎo)率以確保充分散熱，屏蔽銅殼表面必須光滑同時鍍金以保證良好的接地和便于電路的焊接安裝。芯片的射頻輸入、輸出端口己經(jīng)匹配到50歐姆，因此只需要通過金絲焊線直接將射頻輸入輸出口與電路中的50歐姆微帶線相連接，芯片嵌入在兩個介質(zhì)基片之間，芯片與介質(zhì)基片之間的縫隙應(yīng)盡可能小，這樣才能保證連接射頻輸入輸出口的金絲足夠短，以減小寄生電感，芯片與介質(zhì)基片之間的縫隙大約為50um。在超聲波焊的基礎(chǔ)上將載體加熱，這種加熱可以使焊點處的金屬流動性增加，防止超聲焊期間的應(yīng)變硬化，并為焊接面提供較好的接觸界面和金屬結(jié)構(gòu)，有利于焊點的快速鍵合，提高焊點的鍵合強度。粘接面必須清潔、干燥、輕水性好，這樣保證粘接質(zhì)量和可靠性，否則在溫度試驗和環(huán)境測試中會發(fā)生脫膠、起層等現(xiàn)象。當(dāng)固化溫度較低時，需要較長的固化時間來達到一定的粘接強度，這是因為溫度低、時間短，固化不完全，導(dǎo)致粘接強度低。GaAs芯片的安裝主要有以下幾種：導(dǎo)電膠粘接技術(shù)導(dǎo)電膠技術(shù)的工藝性好，固化容易，固化物致密，粘接力強，但耐熱有限。圖25為16 GHz 處的輸出功率和倍頻增益，以及加入濾波器后輸入功率為10dBm 時的各次輸出諧波。但要設(shè)計出高性能的微帶帶通濾波器還需考慮更多的因素。接下來我們還可以對電路版圖進行矩量法Momentum仿真。要想調(diào)整其中心頻率，我們可以改變參數(shù)S來進行優(yōu)化，對于L和W，相對S來說影響不大。上面計算出來的微帶尺寸是非常不精確的，圖20是對其尺寸的仿真，可以看出仿真出來的通帶中心頻率與設(shè)計頻率有很大差別，,這是由上面一系列的計算而導(dǎo)致的誤差所造成的。 = 。圖18 含倒置轉(zhuǎn)換器電路J 的等效低通原型濾波器顯然，用半波長來代替諧振電路，再通過微帶間的耦合，即轉(zhuǎn)換器，來實現(xiàn)微帶帶通濾波器。當(dāng)確定好所設(shè)計濾波器的階數(shù)以及波紋指標，就可以根據(jù)切比雪夫元件值表查出元件的歸一化值，如表1 所示。此時滿足關(guān)系式： (36)將式(33)代入上式不等式，可得到： （37）所需濾波器階數(shù)為N=[n]+1.其中為截止邊頻ω 的歸一化頻率。等波紋濾波器的設(shè)計思想就是用切比雪夫多項式來描述濾波器插入損耗的函數(shù)特征：(33)那么，在1 ≤ Ω ≤ 1 內(nèi)，即切比雪夫通帶內(nèi)波紋的幅度就可以根據(jù)上面兩式適當(dāng)選擇a來控制。這樣顯然減少了大量繁瑣的計算，使得微帶耦合濾波器的設(shè)計變得簡單、精確。為設(shè)計出符合要求的帶通濾波器結(jié)構(gòu), 以往的設(shè)計過程設(shè)計者需要進行很大的計算和查表工作量, 因為微帶濾波器電路考慮的是分布參數(shù)。利用ADS軟件設(shè)計輸入匹配電路原理圖并對其進行仿真。由于輸出信號的最大功率對應(yīng)一個最佳輸入信號功率，所以在實際的調(diào)試工作中，通過對輸入信號功率的反復(fù)測定可以得到這個最佳的輸入信號功率。在實際工程應(yīng)用中可以通過試驗進行微調(diào)，以達到最佳的倍頻效果。圖6 FETcurvetracer原理圖模板在模板中添加FET器件，搭建偏執(zhí)電路圖。直流偏置電路設(shè)計：對此部分單獨進行優(yōu)化再加入整個電流中，優(yōu)化的目的是使直流偏置電路對信號的影響較小。選用的GaAs 管為NEC 公司的中功率放大管NE900175，根據(jù)倍頻器非線性的需要選定工作點為Vd= V，Vg= V。在濾波器的選擇過程中，由于交指濾波器的寄生通帶特性較佳，其寄生通帶出現(xiàn)在主通帶中心頻率的3倍附近，離主通帶較遠，考慮到對諧波的抑制，寄生通帶離主通帶越遠越好，故采用交指濾波器。這種設(shè)計方法不必應(yīng)用低通原型濾波器元件值，可以采用各諧振器尺寸均勻并且等寬的結(jié)構(gòu)，比傳統(tǒng)設(shè)計方法簡便，適用于相對帶寬范圍較寬(30~80%)，而且可以采用全等寬耦合線，濾波器結(jié)構(gòu)簡單。應(yīng)用倒置轉(zhuǎn)換器可以將串并聯(lián)混合電路轉(zhuǎn)化成諧振元件全部串聯(lián)或全部并聯(lián)，并且它們之間彼此隔開的等效電路。在進行具體濾波器設(shè)計時，不必每次進行計算，而只需要根據(jù)一定的變換關(guān)系把原型電路參數(shù)轉(zhuǎn)化為實際濾波器的元件值，即具體實現(xiàn)了微波濾波器。目前最常用的綜合設(shè)計法為最大平坦度設(shè)計法和契比雪夫設(shè)計法。另一方面要求通帶和阻帶之間的衰減的變化盡可能快，最好是陡峭的跳變，使阻帶和通帶的分隔十分明顯。這種濾波器是個寬帶濾波器，帶寬約為一個倍頻程。這種濾波器由于容易激起表面波，性能不夠理想，故常把它與耦合線振蕩器混合來用，以防止表面波的直接禍合。所以由于微帶線本身的局限性，適合微帶結(jié)構(gòu)的帶通濾波器結(jié)構(gòu)不是太多，可用作微帶線帶通濾波器的主要電路結(jié)構(gòu)如圖4所示：圖5 幾種常見的微帶帶通濾波電路結(jié)構(gòu)形式圖5中(a)所示的電容間隙耦合濾波器，它的帶寬較窄，在微波低端顯得太長，不夠緊湊，在 2GHz以上有輻射損耗，一般很少采用這種結(jié)構(gòu)。即通過對輸入輸出的共軛匹配，來獲得最大的倍頻增益和對無用諧波分量的最大抑制度。倍頻器輸入電路應(yīng)在基頻上與器件匹配，以保證輸入信號源向器件提供最大輸入功率。傳輸線阻抗分為2種：微帶線(microstrip)和帶狀線(stripline)。事實上當(dāng)布線的幾何形狀、不正確的線端接、經(jīng)過連接器的傳輸及電源平面的不連續(xù)等因素的變化均會導(dǎo)致此類反射。為什么要阻抗匹配?簡而言之．是因為傳輸線在特征阻抗變化的地方(如信號線寬變化、換層)會發(fā)生反射。因此輸出電阻不是常數(shù)。在信號源給定的情況下，輸出功率取決于負載電阻與信號源內(nèi)阻之比K，當(dāng)兩者相等，即K=1時，輸出功率最大。這種匹配條件稱為共軛匹配。 負載阻抗等于信源內(nèi)阻抗，即它們的模與輻角分別相等，這時在負載阻抗上可以得到無失真的電壓傳輸。阻抗匹配是指負載阻抗與激勵源內(nèi)部阻抗互相適配，得到最大功率輸出的一種工作狀態(tài)。因此必須是工作點位于飽和區(qū)。漏極電流峰值為Imax，電流脈沖持續(xù)時間為t。該電路輸出諧振電路要調(diào) 圖2 理想FET倍頻器諧于激勵頻率的第n階諧波，除了輸出頻率外，在其它所有諧波和基波上漏極是處于短路狀態(tài)的?？梢酝ㄟ^改變電路參數(shù)來改變靜態(tài)工作點，這就可以設(shè)置靜態(tài)工作點。本設(shè)計方法基于容易獲得的場效應(yīng)管S 參數(shù)和FET大信號模型, 在一定的約束條件下采用單向化設(shè)計, 實現(xiàn)輸入輸出的共扼匹配, 從而獲得最大的倍頻增益和對無用諧波分量的最大抑制度。與無源倍頻器相比，有源倍頻器的優(yōu)點是不需要空閑電路，輸入功率要求低，倍頻損耗比較小，倍頻效率高，工作頻段較寬，溫度穩(wěn)定性好，可以產(chǎn)生倍頻增益。并且由于采用FET器件倍頻，利用非線性電阻產(chǎn)生諧波，單向性及隔離度好，放大級數(shù)少，且有增益，同時提供較高的效率和較寬的工作頻率，對輸入功率要求較低，減小了設(shè)備體積。振蕩器被注入鎖定在基準頻率的N次諧波上，實現(xiàn)倍頻。用階躍恢復(fù)二極管產(chǎn)生諧波，做高次倍頻。二者的根本機理都是電荷與電壓的非線性關(guān)系。4)、其他新型器件的倍頻器，如二極管高功率倍頻器、共振隧道效應(yīng)二極管倍頻器、準光倍頻器，但這些倍頻器應(yīng)用不多。2)、非線性電抗元件倍頻，能使倍頻效率提高，特別是有利于高次倍頻。其二是利用非線性電感構(gòu)成的倍頻器。倍頻器按其工作原理又可分為兩大類：一種是非線性電阻倍頻。如需高次倍頻，必須做成多級倍頻鏈，使其中每一級仍為低次倍頻。單級倍頻次數(shù)通常不超過5。c)對于調(diào)相或調(diào)頻發(fā)射機，利用倍頻器可以加深調(diào)制度，以獲得大的相移或頻移。為了解決固態(tài)發(fā)信機中高的穩(wěn)定度和高的輸出頻率之間的矛盾，常在主振級和輸出級間采用多次倍頻的技術(shù)。當(dāng)用一個正弦信號激勵非線性器件時，便會在基頻的諧波頻率上產(chǎn)生功率。文章給出了一個有源倍頻器設(shè)計實例，并且用安捷倫公司的ADS 軟件進行仿真優(yōu)化，通過對仿真優(yōu)化的曲線、參數(shù)進行比較分析，得出最合適的結(jié)果最終完成了仿真測試。鄭州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目：基于ADS微波有源倍頻器仿真設(shè)計指導(dǎo)教師： 周曉萍 職稱： 副教授 學(xué)生姓名： 劉森 學(xué)號： 20062410114 專 業(yè)： 電子信息工程1班 院（系）： 信息工程學(xué)院 完成時間： 2010年 5 月 15 日