6-20_GHz超宽带集成号发生器射频通道设计与实现.pdf
6-20GHz超宽带集成化信号发生器射频通道设计与实现
摘要
C、X、Ku频段的卫星通信技术在5G、6G通信时代占据重要战略地位,作为三大
测量工具之一的矢量信号发生器在其研发测试阶段发挥重要作用。由于国外技术封锁导
致国产矢量信号发生器的研发进度缓慢,受国际形式影响,研制频率适应卫星通信频段
的国产高性能、便携化矢量信号发生器迫在眉睫。作为矢量信号发生器的关键模块,射
频通道影响系统的谐波、杂散和EVM等重要指标。当前国内矢量信号发生器射频通道
的频率范围集中在4-8GHz,若想要生成更高频率信号,通常使用射频通道与倍频模块
组合的形式,即微波腔体加偏置电路板。随着电路板材料、元器件封装技术的进步,更
多微波板材已经可以满足频率越来越高的印制电路板的需求,本论文正是在此形式下完
成6-20GHz超宽带矢量信号发生器射频通道设计。
首先,本论文在简要介绍矢量信号发生器射频通道的混合型多层高频印制电路板技
术和射频电路器件宽带化技术的基础上,分析并确定采用直接变频结构作为矢量信号发
生器射频通道的系统架构。根据实际设计需求提出相关设计指标,结合板级超宽带高功
率电平输出技术完成总体方案设计,并借助ADS软件仿真验证系统方案。
其次,完成矢量信号发生器硬件设计。选择超宽带集成芯片进行硬件电路设计;研
究并解决本论文在板级电路设计过程中面临的难点,包括:一、加载缺陷地结构的基片
集成波导带通滤波器:在分析基片集成波导的传输特性和过渡结构的基础上,设计了四
组加载缺陷地结构的基片集成波导宽带带通滤波器,在工作频段内能够实现优于10dB
的回波损耗和低于1.5dB的插入损耗;二、超宽带威尔金森功率分配器:使用ADS软
件完成三阶威尔金森功率分配器原理图设计和版图联合仿真,借助HFSS软件对设计参
数进行优化,在工作频段内能够实现输入端口S11优于10dB,输出端口隔离度优于15dB,
损耗低于5dB;三、信号完整性分析:包括对单端微带传输线在拐角处产生的不连续性
和PCB过孔对信号传输的影响,分析不同拐角形状和过孔中孔内径、焊盘以及反焊盘
的大小对信号传输的影响,确定采用45外切拐角进行PCB布线,使用通孔内径大小
为0.2mm,焊盘大小为0.4mm,反焊盘大小为0.6mm的过孔。
最后,搭建测试平台,完成矢量信号发生器射频通道板实物调试工作。经测试,矢
量信号发生器射频通道能够输出功率在-20dBm-+20dBm的6-20GHz信号,谐波低于-
哈尔滨工程大学专业学位硕士学位论文
50dBc,2GHz带宽内杂散低于-60dBc,能够输出矢量信号,EVM低于2%,满足设计指
标要求。
关键词:超宽带;基片集成波导;威尔金森功率分配器;信号完整性
6-20GHz超宽带集成化信号发生器射频通道设计与实现
Abstract
SatellitecommunicationtechnologyinC,XandKubandsoccupiesanimportantstrategic
positionintheeraof5Gand6Gcommunication.Asoneofthethreemajormeasurementtools,
vectorsignalgeneratorplaysanimportantroleinitsRDandtestingstage.Duetotheforeign
technicalblockade,theresearchanddevelopmentprogressofdomesticvectorsignalgenerator
isslow.Affectedbytheinternationalform,itisurgenttodevelopadomestichigh-performance
andportablevectorsignalgeneratorwithfrequencyadaptat