毫米波稳频腔和功率合成器的优化设计.pdf

硕 行论又 毫术波捻频腔和功率合成器的优化设汁 Ab s t r a C t Wi ththe d c v e 1 o P m ent o f mi l 1 li n e t e r- w a v e te c hoo l o gy， the m i l l i m e t e r . w a v e te c hno l o g y n O t 0 n 1 y re so l ves th e s pec t r u mso urce P r o b 1 ems w hj c h h u s t 1 e an d perp l e x th e pe O P le ， 胡 d al s os uPP I i e sthe SUP por’tS o fe x P and i n gthehi gher sPe C t ru m sourc ein th eonesand te c hno l o 舒 An d雨th thede即 i n v e st i g at i o no f mi l l i m e te r- wa ve freque n c yb and ， th e freq u e n c y 引 泊 b l l i tyo n m i l l 而e t e r- wav e s o l id 一 引 泊 t e o sc i l l ator i s P ro v edtobean皿po比 泊 t s pec i fi c atio n . 护 几 j s thes i s co D t ri b utes todes i gnand o P t li n i 名 时 1 0 n o f the 而1 1 如e t e r- w a v e o SCIl l ator， the hi ghQre son ant c av i tyand the m i l l im e t e r . wav e P o wer s y n t h e s i z e r. D urin g o P t i m 泣 加 g an d s i m u l at in gth ehi gh Qreso n a n tcav ity w hi c hincre asedthe freq uenc ys 。

由 i l i ty， th e Refi e c t i o n- 1 ’y p e ， Rea Ct i o n 一 仰p eandB a n d 一 Refl e c t i o n · 勿p eh av eb e e no P t 让 ni z e dan d 5 而ul ated . 川l hi gh Qr e s o n ant C av i tyus e th e TE6 1 o m o dec o l urnnre s o nan t cav ity. The 触q u enc y s ta b i l i tyo f th e m i l l 如以 e 卜 w ave so l id 一 s ta teo s c i l l ator l l 月 s b e e n gr e a t l y ll 力 P r o v e d w h e nt h e h i gh Qres o n a n t c avi tyh aS bee n utiI i zed . At th e s 田 盯 et i me ， the F E M has bee n use d t oc a l c u l ate the o P t 油i zedst ruc t u r e and v al i d ate th e re s ul t . G e n e arit h 的 e ti c ( G A) i s ado Pt e d in而s thes i s asth e o Pt 而i zati o n m e t h od. B ased o n the desc 帅tion ofth e G Aal gori t l l l 刀 ， G AP r o g 月 ” n l l asb e e n co m P l le d inN 沙 汀 L A Bfo rmat C om b inedwith 此 hi gh- fi d e l i ty E M so ft w ar eH’FS S ，the m i l l 而e t e r . w a ve P o wer s y n thes ~ i s o P t 众 n l z e d b y th e G A . Inth e E 一 l ane w a v e gui de b 撇c h c o uPl m， the 3 d B 明 ds dB E 一 l ane wav e 肿de b n 口 c hco 叩l ers 俪 ththe s a n l eki nd s tr u c to 托抽v e be en desi gne dand o Pt 而i zed re s pectively. 厂T 五 e m i l l i m e t e r . wav e power s y n th e s 傲 ad d s o r SU b t ra c tsthe s i gnal s b y th e P 卜 as e o f the si gna 】 . 丁 五 e si de. a P e rt ur e w a v e 加depower sy n thesi 珊 h asm any a d v ant a g e s ， su chas stro n gc o uPl in g ，to l e r a n c 七b r e akd o 认 叨 ，s m a 1 1s i ze and con v e n I enc eP roc e s s in g .T b e i m P ro ve d si 山 . a pe劝 盯 e认 旧 Lv e guid e power s y n th es iz erh aSbeen desi g n e d . T 五 e u n P r o v ed s ide一 铆 兄 伽r e wave脚de power 句 爪 山 e si 脚 isco n v e m e nifo r coD tr o l ling the P ha 哭. T 七 e s ubs t r at e in t e gr a te dre c 加 叮 gUlarwav e gnid e h asbee n us e d t os 而u l ate th e s i d e 一 a p e rture wav e 四i d e 卯wer s ” t h e s 证. The re s ul t isal s o v e ryg o o d ， F in al l 苏a l 8 0oh y b ri d 加wer S y n th cs 说 erl l a s been d esi gDe d . K E YWO R D S : 诵 ll im e te r- w a veo s c i ll ator ， OPt im i Zati on， H i gh Qre s o n ant c avity， G A ， P o wer W 泣 v e gUi d e S 抑th e s is 声明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果， 尽我所知，在 本学位论文中，除了加以标注和致谢的 部分外，不包含其他人己 经发 表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学 历而使用过的材 料。

与我一同工作的同 事对本学位论文做出的贡献均 己在论文中作了明确的说明 研 究 生 签 名 : 蒸粼 年哟年 : 月 (oH 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅 或上网 公布本学 位论文的部分或全部内 容，可以向有关部门或机构送 交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容 对 于保密论文，按保密的有关规定和程序处理 研 究 生 签 名 : 遥 立 斡 伽 亏年7 月 ‘ 日 硕 士 论 文 毫 米 波 稳频 腔和 功 率 合 成 器 的优 化 设 计 第 1 章 绪论 1 . 1毫米波及毫米波源的特点和应用 毫米波皿 2] 一 般指的是30G HZ一 3 00G HZ 的电 磁波频谱， 相应的 波长为I cm一 I lnln 进一步又细分为 众 频段( 2 6 乃 G H z 礴 O G H z ) 、v 频段( 4 0 0 F 比 . 7 5 o H z ) 、W 频段 ( 7 5 G H z · 1 1 0 G Hz) 、 T 频段 ( 1 1 0 G H z · 1 8 0 G H z ) ， 在各类文献中又称1 0 0 G HZ一 1 0 0 0 G HZ 为 近毫米波， 3 00G Hz一 3 O 00G HZ 为亚 毫米波。

在各类文献中也经常用大气传播窗口 的 中心频率称上述频段为 34G F 吃 、60G 到 匕 、94G 地 、1 10G HZ 、220 G H z 频段，或用相应 的波长，称其为 8 1 1 止 n 、5 们 a n l 、3 n l n ， 、 Z n u n以及 1 找 叮 1 波段 毫米波频段的开发经历了 一 个比 较曲 折的 过程 在微波频段131 141. 电磁频谱的开 发是一步一步从低频到高频，从 L波段到 C波段、到 X波段、到 Ka 波段毫米波 则不 然， 毫米波的 开发经历一个从微波频段直接到 光波频段， 然后又从光波频段返回 到毫米波频段这样一个曲折过程 早在加 世纪30 年代， 人们已经实现了毫米波振荡， 40年代的高精度雷达、 50年代的 远距离通信都曾刺激过毫米波技术的发展，但都没 有发 展起来， 主要原因有两条: 一是毫 米波的大 气传播特性差， 主要 是氧气( 久) 、 二 气 化 碳 ( C q)和水 蒸 气 ( H Z 口 )的 吸 收 ， 降 水 和 尘 埃 的 散 射 造 成 很 大 的 衰 减: 二 是 毫 米 波的关键技术包括毫米波传输线、 毫米波源等尚未突破， 毫米波元件、 器件十分缺乏。

到了7 0 年代末， 人们逐渐认识到 现有的微波频谱实 在是太拥挤了， 满足不了当 今信 息社 会各种电 子系 统对频谱资 源的 要求; 另 外， 由于精密武器这一 领域的出现而红外 和光 系统的 局限 性在雾、 尘埃、 恶劣气候和战场环 境下的 缺陷 暴露 得很充分了. 这样 只有 求助于兼有微波和红 外长处的 毫米波了 毫米波传输线、 毫米波 源、 毫米波 有源 和无源电 路等关键技术的 突破， 使80年代和90年 代成了毫米 波技术的 长足发 展时 期 毫米波的典型特点是它的 波长短、 频带宽以 及它的 大气传播特性， 它的 优点、 缺 点以 及典型应用都与这三个特征 有关 现在限 制毫米波发展的因素， 大部 分己 经基本 不 存在了 ， 有着广阔的 毫米波市 场， 毫米波元件、 器件和电 路都十分丰富， 有适用于 各种不同场合的毫米波传输线 毫米波 源己 经更加便宜、 更加可靠， 功率也更大了. 这些都使得毫米波发展和应用的前景更 宽广 振荡器1，1161 是所有系统，例如雷 达、 通信、 导航或电 子战系统的 基本微波能 源. 他们可以 称为直流 一射频的变换器或 具有无限 增益的 放大器。

一个典型的振荡器基本 上是由 一 个有源器 件 ( 二极管或三 极管) 和确定频率的无源谐振元件组成的. 随 着毫 米波技术的迅速发展， 对振荡器的 性能要求也越来 越高， 重点 在于要求所有振荡器都 能达到噪声 低、 体积小、 成本低、 效率高、 温度稳定 性高 和可靠性高: 对可调振荡器 硕 卜 论 文笔米波稳领腔和功率合成器的优化设计 还要求带宽更宽、调谐线性度更佳和建立时间更短 毫米波振荡器可以分为。