毫米波上变频接收前端光子学集成设计与优化研究.pdf

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1、第34卷2017年第1期上海AEROSPACE航天SHANGHAI文章编号：1006—1630(2017)01一00ll一09毫米波上变频接收前端光子学集成设计与优化研究李兴珂，何云涛，张巧月(北京航空航天大学电子信息工程学院，北京100191)摘要：针对宽带毫米波成像系统需求，为实现上变频所用大带宽、高灵敏度电光调制器，对毫米波上变频接收前端光子学集成设计与优化进行了研究。对w波段上变频接收前端各部分进行了场分布分析，用HFSS软件对设计的毫米波共面波导结构进行电磁仿真，讨论了缓7中层厚度、电极高度和电极间距等结构参数

2、对性能的影响，通过结构参数调整获得了优化的性能，并设计了射频模块。设计的w波段电光调制器半波电压理论值低于7V，导体损耗小于0，l7dB／(cm·GHz”2)，介质损耗小于0．0】dg／(cm·GHz)，优于国外当前同类调制器水平；矩形波导共面波导传输损耗小于1dB；双极切比雪夫滤波电路获得中心频率在77GHz的7GHz带通滤波特性。以此为基础集成的上变频接收前端具有损耗低、体积小、便于应用等优点。关键词：w波段；毫米波成像；上变频；电光调-a0器；接收前端；光子学集成；结构参数；性能优化中图分类号：TN25文献标志码：

3、ADOI：10．19328／j．cnki．1006—1630．2017．01．002ResearchonDesignandOptimizationofMillimeterWaveFrequencyReceiverFront—EndLIXing—ke，HEYun—tao，ZHANGQiao—yue(SchoolofElectronicInformationEngineering，BeihangUniversity，Beijing100191，China)Abstract：Fortherequirementofbroadba

4、ndmillimeter—waveimagingsystem，thedesignandoptimizationofmillimeterwavefrequencyreceiverfront——endwerestudiedtOrealizetheelectric——opticmodulatorwithhighbandwidthandhighsensitivityforup～conversion．EachpartoftheW—bandfrequencyreceiverfrontendwasanalyzed．Theelectro

5、magneticsimulationwascarriedOutformillimeter—wavecoplanarwaveguidedesignedbyHFSSsoftware．Theeffectofstructureparametersonperformancewasdiscussed，whichwerethethicknessofbufferlayer，heightofelectrodeanddistancebetweenelectrodes．Theoptimalperformancewasobtainedbyadj

6、ustingthestructureparameters．Theradiofrequencymodulewasdesigned．ThedesignedWbandelectro—opticmodulatorhasahalf-wavevoltageBelow7V，andconductionlosswaslowerthan0．17dB／(cm·GHzl+2)anddielectriclosswaslowerthan0．01dB／(cm·GHz)，whicharebetterthanothersimilarmodulators．

7、TheS2lofthedesignedrectanglewaveguide—CPWtransitionislowerthan1dB：thetWO—poleChebyshevfilterisdesignedat77GHzwith7GHzbandwidth．Thefrequencyup—conversionreceivingfront—endbasedonthesepartshasadvantagesaslowlossandsmallvolume，andisconvenientforapplication．Keywords：

8、Wband；millimeterwaveimaging；opticalfrequencyup—conversion；electric—opticmodulatordesign；receivingfrontend；integratedphotonics；structureparameter；performanceopt