（电磁场与微波技术专业论文）w波段频率源技术研究与应用.pdf

电子科技大学博士论文 wi t h t h e d e v e l o p i n g o f m i l li m e t e r - w a v e c o m m u n i c a t io n a n d r a d a r , t h e d e m a n d o n m i ll i m e t e r - w a v e s o u r c e i s m o re a n d mo re s t r i c t . a n d m i l l i me t e r - w a v e s o li d - s t a t e o s c i ll a t o r s c a n t m e e t t h e d e m a n d s o f s o m e s y s te m s . i t i s n e c e s s a ry t o d e v e l o p w- b a n d fr e q u e n c y s o u r c e s w it h re f e r e n c e d c ry s t a l o s c i l l a t o r . i n c h a p t e r o n e , t h e s u r v e y o f w - b a n d s o li d - s t a te fr e q u e n c y s o u r ce s i s g i v e n , a n d t h e n e c e s s i t y t o s t u d y f r e q u e n c y s o u r c e s w it h h i g h f r e q u e n c y s t a b i l i t y a n d l o w p h a s e n o i s e i s p o i n t e d o u t . i n c h a p t e r t w o , b a s e d o n t h e t h e o ry a n a ly s i s o f t w o - p o rt s e c o n d - h a r m o n i c g u n n o s c i ll a t o r s , w- b a n d p h a s e - l o c k e d s o u r c e s a r e a c h i e v e d . 玩c h a p t e r t h r e e , in t h e li g h t o f t h e n e e d o f w- b a n d m il i t a ry d i g i t a l c o m m u n ic a t i o n s y s t e m , p h a s e - l o c k e d g u n n o s c i l l a t o r s w it h h i g h s t a b i l it y a n d re l i a b i li t y a r e d e v e l o p e d , w h i c h c a n b e m o d u l a t e d d i r e c t l y b y d i g i t a l s i g n a l a n d m a k e t h e c o s t o f m i l l i m e t e r - w a v e s y s t e m lo w e r g re a t l y . i n c h a p t e r f o u r , t h e m i c r o w a v e a n d m i ll i m e t e r - w a v e m u l t i p l i e r s a r e s t u d i e d . a n d i n c h a p t e r fi v e , w- b a n d m u l 如l i e r s o u r c e s w i t h l o w s p u r i o u s o u t p u t a n d lo w p h a s e n o i s e a re d e v e l o p e d . a t fi r s t , a c c o r d in g t o t h e t h e o ry a n a l y s i s o n t h e f o u n d a m e n t a l a n d h a r m o n i c m o d e o f g u n n o s c i ll a t o r , t w o k in d s o f t w o - p o rt s e c o n d - h a r m o n i c g u n n o s c i l l a t o r s , o n e i s b i a s - t u n e d , a n d a n o t h e r i s v a r a c t o r - t u n a b l e , a re p re s e n t e d , a n d t h e o s c i l l a t o r s h a v e b e e n s t a b i l i z e d i n p h a s e - l o c k e d l o o p s . t h e p h a s e n o i s e o f t h e p h a s e - l o c k e d o s c i l l a t o r w i t h a n a l o g u e p h a s e d e t e c t o r s i s - 7 7 d b c / h z a t l o k r z o ff s e t . wh i l e t h e m i n i a t u r i z e d p h a s e - l o c k e d s o u r c e i n d i g i t a l p h a s e - l o c k e d l o o p s i s s u i t a b l e f o r m i l it a ry s y s t e m s . i t i s a n a l y z e d t h a t t h e re l a t i o n s h i p o f p h a s e s h a k i n g b e t w e e n t h e s i g n a l s o f m i l l i m e t e r - w a v e a n d p h as e - l o c k e d i n t e r m e d i a t e fr e q u e n c y o f h a r m o n i c m i x e r i n p h as e - l o c k e d l o o p . m e a n w h i l e , th e i n e x p e d i e n c e o f s u b s t it u t in g t h e p h a s e n o i s e o f i n t e rn a l i n t e r m e d i a t e fr e q u e n c y f o r t h a t o f p h a s e - l o c k e d m i l l i m e t e r - w a v e o s c il l a t o r i s p o i n t e d o u t . b y c o m b i n i n g t h e t h e o ry o f m o d u l a t i o n a n d p h a s e l o c k i n g , t h e f e as ib i l i t y o f d i r e c t fr e q u e n c y m o d u l a t i o n t o p h a s e - l o c k e d o s c i l l a t o r i s a n a l y z e d , a n d w- b a n d p h a s e - l o c k e d d i g i t a l m i l i t a r y c o m m u n i c a t i o n s y s t e m s w i t h h i g h s t a b i l i t y a n d c o m m e r c i a l fr e q u e n c y t r a c i n g t r a n s c e i v e r s y s t e m s w i t h l o w c o s t a r e d e v e l o p e d b y t h e d i r e c t m o d u l a t i o n t e c h n i q u e . s e c o n d ly , t h e o 吻u t s p e c t r u m o f d o u b l e - b a l a n c e d m i x e r u s i n g as m u l t i p l i e r i s a n a l y z e d a n d i t i s s u i t a b l e f o r e v e n o r d e r m u l t i p l i e r . t h e x 4 m u l t ip l i e r w i t h c o n v e r s i o n lo s s 2 1 .2 d b i n p - b a n d i s a c h i e v e d , w h ic h i s f i t f o r m u l t i p l y i n g t h e fr e q u e n c y o f c ry s t a l o s c i l l a t o r . t h e p r in c i p l e o f p i n d i o d e m u l t ip l i e r i s d e s c r i b e d , t. 电子科技大学博士论文 a n d t h e c o n v e r s i o n l o s s o f a n t i - p a r a l l e l p in d i o d e s m u l t ip l i e r , w h i c h i s s u i t a b le f o r o d d o r d e r m u lt ip l i e r , i s c a lc u l a t e d b y o n - o ff m o d e l o f p in d i o d e . a s a r e s u lt , o n e c - b a n d 5 t h m u lt i p l i e r i s a c h i e v e d a n d t h e c o n v e r s i o n l o s s i s 1 0 .6 d b . t w o m u l t i p l i e r s o u r c e s , e a c h i n c l u d i n g o n e c ry s t a l o s c i l l a t o r , o n e p - b a n d x 4 m u l t i p l i e r a n d o n e s - b a n d 5 t h m u l t i p li e r , a r e p r e s e n t e d w i t h p h a s e n o i s e 一 1 3 6 d b c / h z a t l o k h z o ff s e t . a u - b a n d x 4 m u l 如l i e r , i n v o l v in g o n e p h e mt d o u b l e r a n d o n e m i x e r d i o d e d o u b l e r , i s a c h i e v e d w i t h c o n v e r s i o n g a i n 3 .s d b . i f it i s f o ll o w e d b y a n a m p l i fi e r , t h e o u t p u t p o w e r w i l l b e u p t o 4 0 m w , w h i c h c a n m e e t t h e d e m a n d o f f u n d a m e n t a l w a v e 坷e c t i o n 2 n d h a r m o n i c g u n n o s c i l l a t o r s , p u l s e d o r c o n t i n u o u s w a v e . f u r t h e r m o r e , t h e c a u s e s o f n o i s e a n d s p u r s i n fr e q u e n c y m u l t i p l i e r c h a i n a r e p o in t e d o u t , a n d t h e w a y s t o s o l v e t h e p r o b l e m s a re g i v e n . i t i s s e r i o u s t h a t t h e in fl u e n c e o f fl i c k e r n o i s e o f c o m p o n e n t s o n m u l t i p l i e r s o u r c e . a t l a s t , t w o w- b a n d m u l t ip l i e r s o u r c e s a re d e v e l o p e 氏w i t h s p u r i o u s o u t p u t l e s s t h a n 6 5 d b c a n d p h a s e n o i s e - 9 g d b c / h z a t l o k h z o ff s e t , w h i c h h a v e b e e n u s e d i n s o m e r a d a r s y s t e m . f i n a l l y , p h a s e - l o c k e d s o u r c e a n d m u l t i p l i e r s o u r c e a r e c o m p a r e d . i t i s a v a l i d w a y t o a c h i e v e fr e q u e n c y s o u r c e w i t h l o w s p u r s a n d l o w p h a s e n o i s e b y c o m b in a t in g p h a s e - l o c k e d l o o p s a n d m u l t ip l i e r . k e y w o r d s : m i l l i m e t e r - w a v e ; c o m m u n i c a t i o n ; r a d a r ; s o u r c e ; o s c i l l a t o r ; p h a s e - l o c k e d ; m u lt i p li e r ; p h a s en o i s e ; s p u r i o u s - 2- 电子科技大学博士论文 第一章 引育 石 1 . 1奄米被的一般特性1 - 3 1 毫米波一般是指波长为i o m m - 1 m m ， 相应频率为3 0 - 3 0 0 g h z 的电 磁波， 根据频率从低到高依次可划分为k a , u e w d波段23 :。 它具有以 下特点: ( 1 ) 与微波相比， 毫米波波长短、 频率高、带宽宽、多 普勒频移大。 波长 短使电 子元件的 封装体积小， 系统结构紧凑、 重量 轻，同时 制造精度也要求严 格， 成本高; 对相同口 径的 天线， 毫米波更容易实 现窄波束、 高增益， 使雷达 系 统的多目 标鉴别能力增强， 多 径效应和地杂波的 干扰小; 传播直线性好， 绕 射小， 可以 减小对其它通信设备的 干扰。 可用带宽宽， 能提高信息传播速率， 在雷达系统中 可使用窄脉冲或宽带调频信号来研究目 标的 精细特性， 在通信系 统中具有大容量传输能力; 提高精密跟踪雷达和目 标识别雷达的距离分辨力; 可利用宽带扩谱能力来抑制多 径效应和地杂波; 频谱资源丰富。多普勒频移 大，可以提高对低速运动物体的探测和识别能力。 ( 2 ) 与红 外和可见 光 相比， 其 信号 传输 受 恶劣 气象 条件 及灰尘、 烟等战 场 条件的影响较小，可全天候工作。 ( 3 ) 大气 衰减独具 特 色， 能 够穿 透电 离 层. 它 有四 个电 波 传播窗口 ， 分别 以3 5 , 9 4 , 1 4 0 , 2 2 0 g h z为中 心频率， 并且具有很宽的带宽， 可实 现中等距 离多路通信和电 视图 像传输，而且传输速率高， 有利于实 现低截获概率通信， 如扩频通信和跳频通信。同 时， 它又有三个强衰减频段，中 心频率分别为6 0 , 1 2 0 , 1 8 0 g h z ， 利用这种特性可实 现近距离作用的 雷达、 保密通信和卫星通信。 1 .2毫米波技术现状 自 从二十世纪五十年代以来， 不少国 家开展了 毫米波部件及系统应用的研 究和实验， 尤其是二十世纪八十年代以来， 毫米波基础研究和系统应用涌现出 一股强大的热潮。 到目 前为 止， w波段( 指频率范围为7 5 - 1 1 0 g h z 的 频段) 以 下 的电路及系统应用已经成熟，各种元器件如振荡器、混频器、放大器等已进入 实 用化、 商品 化阶 段 4 - 7 . w波 段以 上 频段8 , 9 ， 甚 至亚 毫 米 波元器 件也有报道 10 1 . u波段 ( 指 频 率范围 为4 0 - -6 0 g h z 的 频 段 ) 以 下的 单片 集成器 件也已 经实 用 化 1 1 , 1 2 1 w波段的 全 集成 器件尚 在实 验室阶 段 1 3 ， 广 泛应 用仅 仅是时间问 题。 在国内，由于起步较晚，经费投入不足，与国外相比还有很大差距.k a 波 段的 低噪声放大 器 1 4 1 、 集成隔离 器 1 5 、 集成压 控振荡 器 f 6 1 己 经实 现; u波 段集成元部件也有技术研制能力， 但由于目 前缺乏相应的应用背景，经费投入 不足， 尚 未见报道。 w波段的 波导器件在技术上己 经成熟 n 1 ， 也有相应的 系统 应 用报道 1 8 , 1 9 混 频 器【2 0 、 开 关也实 现了 集成， 集 成 振荡 器也有报 道2 1 1 : 全 集 成的 系 统 及 子 系 统 还孺 要 较 长时 间 。 亚 毫 米 波的 研 究 工 作 也已 开 展 12 2 , 2 3 1 . 电子科技大学博士论文 1 .3毫米波系统的应用 随 着毫米波技术的 发展， 毫米波系统得到较为广泛的 应用。如汽车防撞 雷 达 2 4 1 ， 高 速公 路、 城市 道 路 交通 管制 2 4 1 ， 列 车 前 方 障 碍 物 检 测 2 5 1测 速 雷 达 2 6 1 ， 宽 带 、 高 速 无 线 连 接 2 7 , 2 9 1 ( 如 移 动电 话 基 站 互 联 ， 多 媒 体 计 算 机 互 联 ) 等 等。 尤其在 通信方面， 美国已 经开通了 卫星中 继线 路， 多数系统工作在6 0 g h z 附 近，该频段具有很大的大气衰减，可以 此作为空间与地面的屏蔽， 避免地面 接收机窃听。日 本已成功地发射并便用j 一系到3 u r 2 u c t t i z 3 z vnlmm3m l fl 1 . 星. 在地面 通信方面， 美国的休斯公司 在1 9 7 6 年研制出了 双向3 8 g h 2 的通信 系统: 德国 研制的4 0 g h z 系统已正 式用于 磁悬浮列车通信;日 本已 有3 6 g h z 铁路 交 叉 道口 报替系 统， 正在 研 制6 0 g h z 无 线 局域网 ( l a n ) , 6 0 g h z 汽车雷 达， 高清晰度电视( h d t v ) 实况转播线路，用毫米波光纤技术实现光纤和盔米滋榕 口 等 3 , 4 , 2 9 1 。 在 雷 达 方面 ， 1 9 8 0 年 前 后 ， 美 国 休 斯 公 司 报 道了 频 率 捷 变9 4 g h z 雷 达 前 端的 有 关 研究 工作 3 0 1 ; 美国 休斯公 司 飞 机导 弹 系 统 分部c a n o g a p a r k c a g 完成了 采用i m p a t t 脉冲发射机的9 4 g h z 导弹寻的 飞行平台 实验，取得 了 令人鼓舞的实 验结果3 1 1 我 国已 研 制开 发出 毫 米 波通 信 系 统 1 8 , 19 , 2 6 1 ; 1 9 9 1 年 研 制的3 5 g h z 铁 路 通 信系统， 通信质it好，性能稳定， 近全 天侯工作: 3 0 / 2 0 g h z频段准毫米波卫 星 通 信 系 统 也已 达 到 实 用 水 平 2 9 1 , w波 段 实 现 了 双 向 彩电 图 象 传 输 系 统 叫。 w波段蓄达关 键技术的 研制起步于9 0 年代初期， 完成了f m c w体制和相参脉 冲 体 制 的 雷 达 研 究 工 作 13 2 , 3 3 1 。 但 是， 由 于 毫 米 波 系 统 成 本 相 对 较 高 ， 国 内 奄 米 波系统的 应用并不多. 随 着技术的发展， 尤其是 集成、 m iv u c的 发展， 毫米波 元部件的成本会大大降低。同时，国民 经济的发展， 毫米波应用市场的扩大， 批f化生产的出现，毫米波系统的成本会迅速降低， 其应用也会越来越广泛。 1 . 4 w波段翔率娜概况 毫米波源是毫米波系统的核心部件。 w波段频率 源有多 种形式， 可以 分为 两 大 类 3 4 1 : 一 类是 用 速调 管、 磁 控管 、 行 波管 、 回 旋 管 等 真空 电 子 器 件 来实 现; 另一类是 采用耿氏 管、 雪崩管、 f e t 等毫米波固 态器 件实 现的频率源。 本文只 讨论毫米波固态源，它可以分成两类: 1 , 奄 米故报挤 县 毫米波振荡器又可以分成三类: ( 1 ) 兰 泊 公 件 纽 成组 右 . 沁 w 波 段 的 三 端 器 件 早 己 出 妒5 1 ， 但 相 应 的 振 荡 器 报 道 却 很 少 3 6 - 3 8 1 这 种 振荡 器便于 集 成， 便于大 批?t 生 产: 但是 集 成谐 荡 器q 值低， 相 位嗓声差， 输出 功 率 低 . 文 献3 8 1 中 报 道 的h f e t振 荡 器 ， 加 两 级 放 大 器 后 输出 功 率 也 仅 6 m w，在偏离载波 1 m h z时，相位嗓声为 6 7 d b d h z ( 简写为一 6 7 d b c / h z - 2- 电子科技大学博士论文 ( 3 ) 针对w波段雷达系统提出 的 要求， 研制低杂散、 低相位噪声的w波 段倍频源，并解决有关的测试问题。 w波段锁相和倍频毫米 波频率 源的研制开拓了 新的 技术领域， 使我国 毫米 波技术再上一个新台阶，将为国防和科学技术作出更大贡献。 肠 1 . 6本文主要内容 本文的主要内容安排如下: 第一章介绍了 毫米波的 特点、 现状及应用，并 着重讨论了w 波段振荡 器 和倍频器的概况， 在此基础上提出w波段高质量频率源实现的必要性和途径。 第二章在锁相环和双端口 振荡器理论分析的基础上完成了 w 波段双环模 拟和数字锁相源的研制， 并对毫米波锁相环的相位噪声进行了 分析; 在此基础 上， 结合毫米波锁相源的测试结果， 对双环毫米波锁相中的毫米波信号和中频 信号的相位噪声进行了详细分析和比较。 第三章针对军用通信系统的要求， 对传统通信系统方案进行了分析。 在锁 相源的 直接数字信号调频可行性分析基础上，完成了w 波段数字通信系统前 端的 方案设计， 并研制了 可直接进行数字信号调频的锁相源， 详细介绍了它在 数字通信系统中的实验结果。针对民用通信系统的特点，研制了 w 波段低成 本数字通信系统一频率跟踪系统前端，作为锁相源直接调频理论的另一个应 用。 第四章在倍频器的基本理论荃础上， 完成了双平衡混频器作为倍频器时的 输出 频谱分析和p in二极管倍频器的理论分析和数值计算。 研制了采用双平衡 混频器的倍频器、 p in 二极管倍频器、 p h e m t倍频器、毫米波混频二极管倍 频器和基波注锁谐波倍频器。 第五章在第四章研制的 各种倍频器的基础上，完成了w 波段低相噪、低 杂散倍频源的研制。用具有频率差别的两个倍频源混频后测试所得中频的方 法，完成了w波段低相噪倍频源的测试。最后详细介绍了w波段频率源在某 雷达系统中的应用。 第六章是全文的总结， 对采用锁相方式和倍频方式实现的 w 波段频率源 作了比较，指出了本文的主要贡献和有待研究的问题。 参考文献 p . b h a rt ia , 1 . j . b a h l . mi l l i m e t e r w a v e e n g i n e e r i n g a n d a p p l i c a t i o n . wi l e y , 1 9 8 4 . 薛良 金. 毫米波工程基础. 国 防工业出版社， 1 9 9 8 . 张国良 . 日 本毫米波技术综述. 雷达与对抗， 1 9 9 6 ( 4 ) : 5 3 - 6 1 . 黄建， 甘体国 . 毫米波通信技术研究的 现状和前景 电 讯技术， 1 9 9 9 , 增 刊， 2 2 ( 1 ) : 1 - 5 . 甘体国 . 毫米波军用通信技术. 电 讯技术， 1 9 9 9 ， 增刊， 2 2 ( 1 ) : 6 - 1 3 . 12345 电 子科技大学博士论文 l a mb e rt o t e c h n o l o g y . r a tt a e l l i . mi l l i me t e r - wa v e r a d a r s a n d rel a t e d i e e e mt t - s d i g . 1 9 9 6 : 3 5 - 3 8 2 5 mi c h a e l ) . ma r c u s . r e c e n t p r o g r e s s i n u . s . m i l li m e t e r w a v e s p e c t r u m m a n a g e m e n t p o l i c y . i e e e m口们一 s d i g . 1 9 9 6 : 5 0 5 - 5 0 7 第三届国际毫米波及远红外科学与技术会议报道. 固体电子学研究与进 展， 1 9 9 5 , 1 5 ( l ) : 9 7 . a n tt i v . r h i s d n e n . f r e q u e n c y m u l t i p l i e r s f o r m i l l i m e t e r a n d s u b m i l l i m e t e r w a v e l e n g t h s . p r o c e e d in g s o f t h e i e e e , 1 9 9 2 , 8 0 ( 1 1 ) : 1 8 4 2 - 1 8 5 2 . t h o m a s w. c r o w e , t h o m a s c . g r e i n , e t a l . p r o g re s s t o w a r d s o l i d - s t a t e l o c a l o s c i ll a t o r s a t 1 t h z . i e e e mi c r o w a v e a n d g u i d e d wa v e l e tt e r s . 1 9 9 6 , 6 ( 5 ) : 2 0 7 - 2 0 8 . l o n g t r a n , mi c h a e l d e l a n e y , e t a l . f r e q u e n c y t r a n s l a t i o n mm i c s u s i n g i n p h e mt t e c h n o lo g y , i e e e m t t - s d i g . 1 9 9 6 : 2 6 1 - 2 6 4 . j . we n g e r a n d j . s p l e t t s t we r . k a - a n d v - b a n d m mi c c o m p o n e n t s f o r p e r s o n a l c o m m u n ic a t i o n n e t w o r k s . i e e e mt t - s d i g . 1 9 9 6 : 4 9 1 - 4 9 4 . 李和委 微波/ 毫米波器件及其电路的发展现状. 半导体情报，1 9 9 8 , 3 5 ( 6 ) : 1 - 2 4 朱国良 ， 袁明 文等. 3 毫 米波段低噪声g a a s p h e m t研究. 半导体情报， 1 9 9 6 , 3 3 ( 4 ) : 1 9 - 2 3 . 曾升全， 陈骏莲， 冯双久. 一种 k a频段微带隔离器， 应用科学学报， 1 9 9 8 , 1 6 ( 4 ) : 4 9 1 一 9 4 王茂森， 钮利荣等， 8 m m波段i n g a a s 异质结f e t 准单片 压控振荡器 微 波学会第二届全国 毫米波亚毫米波学术会议论文集， 乌鲁木齐， 1 9 9 6 : 1 2 5 - 1 2 8 . 吴正德， 樊勇， 唐小宏. 中国毫米波技术的发展. 电 子科技大学学报， 1 9 9 1 ， 增刊1 , 2 0 : 1 - 1 3 . 樊 勇 ， 唐小 宏等. 3 m m波双向 彩电 图 像 传 输系 统 研究. 电 讯 技 术， 1 9 9 9 , 增刊 ， 2 2 ( 1 ) : 3 1 - 3 4 . 董树义， 张栋国等 三毫米波段通信系统及电 波传播测试系统的研究. 第五 届全国 毫米波、 亚毫 米波学术会议论文集， 青岛 ， 1 9 9 1 : 1 7 - 1 8 . 钱 澄， 孙忠良 . w波 段微带 集 成混 频组 件 . 电 子 器 件， 1 9 9 7 , 2 0 ( l ) : 6 1 4 - 6 1 7 . 代文亮 ， 樊勇， 唐小 宏. 三毫米波微带 集成谐波振荡器分析与 设计. 微波 学会 第四 届全国 毫米波、亚毫米波学术会议论文集， 海口 ， 2 0 0 0 : 7 8 - 8 1 . 唐义 平， 李兴国 . 亚毫米波成像技术. 全国 微波会议论文集， 南 京， 1 9 9 5 : 9 5 1 - 9 5 7 . 顾旭昌 ， 周宝庆. 亚毫米波高次谐波混频器结构特点和封装工艺. 微波 学会第二届 全国 毫米波亚 毫米波学术会议论文集， 乌 鲁木齐， 1 9 9 6 : 1 0 0 - 1 0 1 . j a n - e r i k m0 1 1 e r , t h o m a s g r a v e , e t a l . a g a a s h e mt m m i c c h i p s e t f o r a u t o m o t i v e r a d a r s y s t e m s f a b r i c a t e d b y o p t i c a l s t e p p e r li t h o g r a p h y . i e e e j o u r n a l o f s o l i d - s t a t e c i r c u i t s , 1 9 9 7 , 3 2 ( 9 ) : 1 3 4 2 - 1 3 4 8 m . s h o l l e y , r . a l v a r e z , e t a l . w- b a n d c o ll i s i o n a v o i d a n c e r a d a r f o r l i g h t r a i l 6178191l0111四l3l4l5le 70八901门乙，j4 11122222 -9- 电子科技大学博士 论文 a p p l i c a t i o n s . i e e e mt t - s d i g e s t 1 9 9 6 :3 2 1 - 3 2 4 2 6 傅刚 ， 杨玉芬等. 8 m m f m c w 测距雷 达测距 精度的 改 进。第五届全国 毫米 波、 亚 毫 米波学 术 会议 论文 集 ， 青岛 ， 1 9 9 1 : 7 3 - 7 4 . 2 7 y . t a k i m o t o , h . y a t s u k a , e t a l . 6 0 g h z s h o rt r a n g e t r a n s c e i v e r s a n d a p p l i c a t i o n s f o r m i n i m u m d e l a y s p r e a d l a n . i e e e m tt- s d i g . 1 9 9 6 : 5 0 9 - 5 1 2 . 2 8 u . g i i tt i c h , a . p l a tt n e r , e t a l . 6 0 g h z g a a s m m i c t e c h n o l o g y f o r a h i g h d a t a r a t e m o b i l e b r o a d b a n d d e m o n s t r a t o r . i e e e mtt- s d i g . 1 9 9 6 : 4 9 5 - 4 9 8 . 2 9 孟庆x. 毫米波通信的 应用及发展. 微波与 卫星通信 ， 1 9 9 6 ( 2 ) : 2 0 - 2 3 . 3 0 c a d w a l l a d e r j , e n g l i s h d . m i l l i m e t e r fr o n t e n d p r o v i d e s fr e q u e n c y a g i l i t y , mi c r o w a v e s y s t e m s n e w s , 1 9 8 0 : 4 15 1 . 3 1 f r a n c i s c o j b e r n u e s , r o b e rt s y i n g , e t a l . s o l i d s t a t e o s c i l l a t o r s k e y t o m i l l i m e t e r r a d a r , mi c r o w a v e s y s t e m s n e w s , 1 9 7 9 : 7 9 - 8 6 . 3 2 吴正德， 唐小宏等. 3 m m波相参脉冲发 射组件的 研究. 电 子学报， 2 0 0 0 , 2 8 ( 6 ) : 1 0 2 - 1 0 4 . 3 3 唐小宏， 樊a等. 3 m m波相参脉冲放大链. 电子 科技大学学报， 1 9 9 9 , 2 8 ( 4 ) : 3 7 8 - 3 8 2 . 1 3 4 杨志敏. 毫米波新技术. 雷达与 对抗， 9 6 ( 1 ) : 1 - 4 . 3 5 郑东. 几种微波毫米波固 态器件的 动向 . 第五届 全国 毫米波、 亚毫米波学 术会议论文集， 青岛 ， 1 9 9 1 : 1 0 - 1 7 . 口 6 j . m. s c h e l l e n b e r g , e t a l . w- b a n d o s c i l l a t o r u s i n g i o n - i m p l a n t e d i n g a a s me s f e t s , i e e e mi c r o w a v e a n d g u i d e d wa v e l e tt e r s . 1 9 9 1 , 1 ( 5 ) : 1 0 0 - 1 0 2 . 3 7 h . wa n g , e t a l . mo n o l i t h i c w- b a n d v c o s u s i n g p s e u d o m o r p h i c a 1 g a a s - / i n g a a s / g a a s h e mt s . i e e e g a a s i c s y m p . d i g . , 1 9 9 2 :4 7 - 5 0 3 8 a . b a n g e rt , m . s c h l e c h t w e g , e t a l . w- b a n d m m i c v c o w i t h a l a r g e t u n i n g r a n g e u s in g a p s e u d o m o r p h i c h f e t . i e e e m tt- s d i g . 1 9 9 6 : 5 2 5 - 5 2 8 . 3 9 a ts u s h i k a n d a , t a d a o n a k a g a w a , e t a l . a n m m i c v - b a n d p h a s e - lo c k e d o s c i l l a t o r u s in g a g a a s mm i c s a m p l i n g p h a s e d e t e c t o r . i e e e t r a n s . m t t , 1 9 9 7 , 4 5 ( 5 ) : 6 5 9 - 6 6 5 . 4 0 吴正德， 唐小宏等. 谐波提取技术的理论与应用研究. 电 子科技大学学 报， 1 9 9 1 ， 增刊1 , 2 0 : 4 6 - 5 5 ( 4 1 1 曹 康白 ， 王子宇等. w 频段全频段体效应振荡 器一理论和实验. 第五届 全国毫米波、 亚毫米波学术会议论 文集， 青岛 ， 1 9 9 1 : 4 7 5 . 4 2 j . d . c r o w l e y , r . e . d a l ry m p l e , e t a l . i n p g u n n d i o d e s s e r v e m i l l i m e t e r - w a v e a p p l i c a t i o n s . mi c r o w a v e s 与 厨戴拐相啪。 之 间的 相位差ee 封 己 对 常 用的 正 弦鉴相器， 输出的 误差信号n d 为: k d s in o . 二 k d 6 , = k d ( 0 , 一 00 ) ( 又 士 晋 时 ) ( 2 - 1 ) 其中k d 为 鉴相器的鉴相灵 敏度。 鉴相器电路有许多种，总的可分为两大类:第一类是相乘器电路，它是 把输入信号波形与输出 信号波形的乘积进行平均，从而获得直流的误差输出。 这类鉴相器又称为模拟鉴相器， 其线性区较小， 约为二 / 6 。 第二类是序列电路， 电子科技大学博士论文 它的输出电压是输入信号过零点与反馈电压过零点之间时间差的函数。其输 出只与波形的边沿有关，适用于方波或通过限幅的正弦波输入， 常用数字电 路构成， 称为数字鉴相器。它的线性鉴相范围 较宽， 可达2 二 。 许多数字电 路 同时具有鉴相 和鉴频功能， 称为鉴频 / 鉴相器， 如a d 9 9 0 1 0 二、环路拢彼器 环路滤波器具有低通特性，同时对环路参数调整起决定性作用，在频域 分析中 可用传递函数f ( s ) 表示。常用的环路滤波器有无源比 例积分滤波器和 有源比 例积分滤波器两种。 1 、无源比例积分滤波器 无源比例积分滤波器的电路结构如图2 - 2 。其传递函数为: f ( s ) = 1 + s r 2 1 + s ( r , + r 2 ) ( 2 - 2 ) 其中 : : = 凡 c ; r 2 = r 2 c 是时间 常 数. 它 也 是 一个低通滤波器，当频率很高时， f u s2)1、 一 击(2 -3) 等于电阻的分压比，这就是滤波器的比例作用。 当频率较高时，有相位超前的校正作用，对环 路的稳定及捕捉极为有利。 2 、有源比例积分滤波器 它是由 运算放大器组成的，如图2 - 3 . 其传递函数可近似为: 图2 - 2无源比例积分浦波器 y 2 _ ，、 l +s r , 户 i s 少 = ( 2 一) s r , 尤如一理想积分滤波器。它也具有低通特 性和比例作用，相频特性也有超前校正作 用。同时，其直流增益很大，对提高环路 增益，降低稳态相位误差是极为有利的。 三、压 神祖挤 器 肚产 + 图2 - 3有源