基于功率合成技术的75~115GHz六倍频源

doi:10.3969/j.issn.0372-2112.2015.09.027

电子学报 ›› 2015, Vol. 43 ›› Issue (9): 1864-1869.DOI: 10.3969/j.issn.0372-2112.2015.09.027

基于功率合成技术的75~115GHz六倍频源

姚常飞^1,2, 陈振华³, 周明², 罗运生², 许从海², 郁建²

1. 南京电子器件研究所微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室, 江苏南京 210016;
2. 南京电子器件研究所微波毫米波模块电路事业部, 江苏南京 210016;
3. 南京信息工程大学电子与信息工程学院, 江苏南京 210044

收稿日期:2014-03-19 修回日期:2014-06-25 出版日期:2015-09-25
- 作者简介:
- 姚常飞 男,1982年出生于江苏省常州市,博士,高级工程师,中国电子学会高级会员,2010年博士毕业加入中国电科五十五所工作至今,2011年获中国电科五十五所"最佳新人"称号,2012年获中国电科五十五所"科技进步三等奖"一项,2013年获中国电科五十五所"科技进步二等奖"一项,及"优秀科技工作者"和"优秀员工"称号.在国内外期刊发表科研论文二十余篇,研究方向微波毫米波小型化TR组件及毫米波亚毫米波辐射计.E-mail:yaocf1982@163.com;周明男,1974年出生于江苏省南京市,研究员,现就职于南京电子器件研究所,研究方向微波毫米波组件产品开发与研究.E-mail:zright@sina.com;罗运生 男,1944年出生于辽宁省沈阳市,研究员,现就职于南京电子器件研究所,研究方向微波毫米波电路与系统;许从海 男,1981年出生于江苏省淮安市,工程师,现就职于南京电子器件研究所,研究方向微波毫米波多功能组件产品开发;郁建男,1972年出生于江苏省南京市,工程师,现就职于南京电子器件研究所,研究方向微波毫米波开关组件产品开发.

75~115GHz Power Combined Frequency Sextupler Sources

YAO Chang-fei^1,2, CHEN Zhen-hua³, ZHOU Ming², LUO Yun-sheng², XU Cong-hai², YU Jian²

1. Science and Technology on Monolithic Integrated Circuits and Modules Laboratory, Nanjing Electronic Devices Institute, Nanjing, Jiangsu 210016, China;
2. Department of Microwave and Millimeter Wave Modules, Nanjing Electronic Devices Institute, Nanjing, Jiangsu 210016, China;
3. School of Electronic & Information Engineering, Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing, Jiangsu 210044, China

Received:2014-03-19 Revised:2014-06-25 Online:2015-09-25 Published:2014-05-23

摘要/Abstract

摘要：

本文采用混合集成技术,实现了75~115GHz的W波段六倍频功率合成信号源.其Ku波段输入信号经有源二倍频、功分及放大后,输出两路各约24dBm的Ka波段信号,以驱动75~115GHz三倍频器,变阻二极管基于南京电子器件研究所(NEDI)的GaAs工艺线设计实现,三倍频信号经功率合成后输出.考虑到倍频二极管各种寄生参数的影响,本文采用去嵌入阻抗计算方法,提取二极管的输入阻抗及三次谐波输出阻抗,综合分析匹配电路,优化倍频器效率.在75~115GHz测得六倍频源输出功率大于8.0dBm、输出功率平坦;在112GHz测得最大输出功率为10.2dBm,合成倍频效率大于1.3%,其性能达到了国外同类产品水平,可将微波信号源扩展至75~115GHz,解决了W波段TR组件本振源及发射源的产生问题.

关键词: W波段, 砷化镓肖特基二极管, 功率合成, 倍频, 效率

Abstract:

A 75~115GHz power combined frequency sextupler is developed with hybrid integrated technology.The frequency of the input Ku-band signal is doubled by an active doubler,and then its output power is amplified to 24dBm.The power is applied to pump 75~115GHz tripler in which the varistor multiplying diode is realized by GaAs foundry of Nanjing electronic devices institute (NEDI),and the tripler output power is combined.Considering parasitic parameters of the diodes,diode input and output optimum impedance is calculated with embedding analysis for matching circuit optimization.Measured results indicate the output power of the sextupler is higher than 8.0dBm,and power response is flat in 75~115GHz.The highest tested power is 10.2dBm at 110GHz,and combined multiplying efficiency is higher than 1.3%.The sextupler performance achieves the level of similar foreign products,which can expand the existing microwave signals to 75~115GHz and be applied for W-band TR modules.

Key words: W-band, GaAs Schottky diode, power combing, multiplying, efficiency

中图分类号:

TN771

姚常飞, 陈振华, 周明, 罗运生, 许从海, 郁建. 基于功率合成技术的75~115GHz六倍频源[J]. 电子学报, 2015, 43(9): 1864-1869.

YAO Chang-fei, CHEN Zhen-hua, ZHOU Ming, LUO Yun-sheng, XU Cong-hai, YU Jian. 75~115GHz Power Combined Frequency Sextupler Sources[J]. Acta Electronica Sinica, 2015, 43(9): 1864-1869.

参考文献

[1] EISELE H,HADDAD G I.Potential and capabilities of two-terminal devices as millimeter and submillimeter-wave fundamental sources[A].IEEE MTT-S International Microwave Sympsoium Digest[C].Anaheim:IEEE,1999.933-936.
[2] EISELE H,HADDAD G I.Two-terminal millimeter-wave sources[J].IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques,1998,46(6):739-746.
[3] 姚常飞,周明,等.基于肖特基势垒二极管的太赫兹固态倍频源和检测器研制[J].电子学报,2013,41(3):438-443. YAO Chang-fei,ZHOU Ming,et al.Development of terahertz frequency solid state multiply sources and sensors with Schottky barrier diodes[J].Acta Electronica Sinica,2013,41(3):438-443.(in Chinese)
[4] Millitech.Multipliers and AMCs[EB/OL].Http://www.millitech.com/MultiplierAMC.html,2014.
[5] Farran.WR 10 Source Module 75-110GHz-FES-10[EB/OL].Http://www.farran.com/contentFiles/productFiles/FES-10.pdf,2014.
[6] Ducommun Incorporated.Frequency Extenders[EB/OL].Http://www.ducommun.com/pdf/SFE-Series.pdf,2014.
[7] Norden Millimeter.Frequency Multiplier[EB/OL].Http://www.nordengroup.com/wp-content/uploads/ND75110G0P0.pdf,2014.
[8] Spacek Labs.Full Band Active Multipliers[EB/OL].Http://spaceklabs.com/cm/Products/Frequency Multipliers/Home.html,2014.
[9] CHEN Z H,XU J P.Design and characterization of a W-band power-combined frequency triplier for high-power and broadband operation[J].Progress in Electromagnetics Research,2013,134(1):133-150.
[10] MORGAN M,WEINREB S.A full waveguide band MMIC tripler for 75-110 GHz[A].IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest[C].Phoenix:IEEE,2001.103-106.
[11] KALLFASS I,MASSLER H,TESSMANN A,et al.A broadband frequency sixtupler MIMIC for the W-band with >7dBm output power and >6dB conversion gain[A].IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest[C].Honolulu:IEEE,2009.2169-2172.
[12] KALLFASS I,TESSMANN A,MASSLER H,et al.A W-Band active frequency-multiplier-by-six in waveguide package[A].Microwave Conference[C].Berlin:IEEE,2010.74-77.
[13] WEBER R,LEWARK U,LEUTHER A,et al.A W-Band ×12 multiplier MMIC with excellent spurious suppression[J].IEEE Transactions on Microwave Wireless Components Letters,2011,21(4):212-214.
[14] XIAO Q,HESEL J L,CROWE T W,et al.High-efficiency heterostructure-barrier-varactor frequency triplers using AlN substrates[A].IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest[C].Long Beach:IEEE,2005.12-17.
[15] 姚常飞,周明,等.基于NEDI砷化镓肖特基二极管的D波段和G波段倍频源研究[J].红外与毫米波学报,2014,33(3):64-70. YAO Chang-fei,ZHOU Ming,et al.Development of D-band and G-band frequency multiply sources with Schottky diodes of NEDI[J].Journal of Infrared and Millimeter Waves,2014,33(3):64-70.(in Chinese)
[16] MAAS S A.Nonlinear Microwave and RF Circuits[M].Boston:Artech House,2003.

基于功率合成技术的75~115GHz六倍频源

75~115GHz Power Combined Frequency Sextupler Sources

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

[1]	徐少平, 李芬, 陈孝国, 陈晓军, 江顺亮. 一种利用改进深度图像先验构建的图像降噪模型[J]. 电子学报, 2022, 50(7): 1573-1578.
[2]	王强, 曹睿, 王天施, 刘晓琴. 具有软开关功能的新型三相谐振极逆变器[J]. 电子学报, 2022, 50(5): 1277-1280.
[3]	刘博源, 江云, 黄昭宇, 陈嘉贝, 叶源, 季鹏飞, 许庆华, 吴微微, 黄敬健, 袁乃昌. 基于晶圆级封装的W波段微同轴天线小型化设计与实现[J]. 电子学报, 2022, 50(5): 1098-1106.
[4]	胡文文, 周日贵. 基于d维单个量子态的半量子密钥分发方案[J]. 电子学报, 2022, 50(5): 1025-1032.
[5]	梁丁丁, 陈阳. 微波光子四倍频复合雷达信号生成及目标多维度探测[J]. 电子学报, 2022, 50(4): 796-803.
[6]	林志, 林敏, 黄清泉, 赵柏, 顾晨伟, 许拔. 能效最大化准则下的星地融合网络的安全波束成形算法[J]. 电子学报, 2022, 50(1): 124-134.
[7]	王强, 王有政, 王天施, 刘晓琴. 具有单辅助开关的高效率单相全桥谐振极逆变器[J]. 电子学报, 2021, 49(9): 1863-1866.
[8]	刘凯, 倪佳. 基于循环差集的最佳高斯整数序列构造[J]. 电子学报, 2021, 49(8): 1474-1479.
[9]	王强, 李森, 王天施, 刘晓琴. 新型三相谐振直流环节逆变器[J]. 电子学报, 2021, 49(8): 1641-1644.
[10]	王孟依, 陈振兴, 陈智慧. 基于三级LLR检测的广义零填充三模OFDM索引调制系统研究[J]. 电子学报, 2021, 49(7): 1291-1297.
[11]	丁青锋, 刘梦霞. 基于混合精度ADC的大规模MIMO中继系统物理层安全性能研究[J]. 电子学报, 2021, 49(6): 1142-1150.
[12]	王强, 曹睿, 王天施, 刘晓琴. 高效率三相谐振极逆变器[J]. 电子学报, 2021, 49(6): 1224-1227.
[13]	吕品, 何岳滨, 许嘉. 基于顺序选择的自动驾驶车辆十字路口调度方案[J]. 电子学报, 2021, 49(5): 912-919.
[14]	王强, 王有政, 王天施, 刘晓琴. 高效率单相全桥零电流开关谐振极逆变器[J]. 电子学报, 2021, 49(4): 788-791.
[15]	丁青锋, 罗静, 高鑫鹏, 石辉. 基于混合量化移相器的毫米波大规模MIMO预编码设计[J]. 电子学报, 2021, 49(12): 2349-2356.