VCO发射机原理

调频测距原理可通过分析三角波信号的时间-频率曲线来说明，三角波的时频特性曲线如图1.1.3所示：

图1.1.3 三角波调频信号的时频特性

设发射信号频率为:回波信号频率为:输出端差频信号的频率为:而 及 ，于是 

可见，在调制参数  和 一定条件下，差频 与距离R成正比。

由图1.1.3可知，目标反射回来的回波信号被近感系统天线接收，相对于发射信号有一个时间延迟，使发射信号与回波接收信号频率不同，存在频率差，称该频率差为差频信号频率 ，简称差频。此差频随近感系统与目标之间距离不同而不同。因此只要测出差频 ，便可知两者之间的距离(满足雷达方程的范围内)，这就是调频测距的基本原理。

毫米波VCO作为毫米波调频测距系统发射前端的关键部件之一，它的性能好坏直接影响到测距系统能否正常工作。针对课题的应用背景，本次设计的Ka波段VCO模块必须满足的指标为：线性度不小于99％，发射功率为13dBm=20mA，可满足30米内近程探测。

1.3 本文工作

第一章:简单介绍毫米波调频连续波测距系统工作原理，提出本文待设计的VCO模块的技术指标。

第二章：介绍ＭＭＩＣ电路，对MMIC的特点、分类和对国内外MMIC的研究现状及发展趋势进行叙述。

第三章：振荡器的基本理论，介绍振荡器的基本原理以及振荡器的主要技术指标，并简单介绍匹配网络。

第四章：毫米波倍频器，描述毫米波倍频器的原理和特点，介绍毫米波倍频器的分类和各类倍频器、倍频方案的比较，介绍本文所采用的三倍频器。

第五章：MMIC毫米波滤波器，介绍MMIC毫米滤波器原理，介绍本文设计的MMIC滤波器方案和仿真结果。

第六章：毫米波功率放大器，介绍毫米波功率放大器和本文所采用的MMIC功放芯片。

第七章：整体毫米波混合单片连续波设计，对单片化前端腔体和前端电源进行设计。

第八章：MMIC前端测量，对单片化前端增益及噪声系数进行测量。

2 ＭＭＩＣ电路介绍

单片微波集成电路(MMIC)技术是从 20 世纪 70 年代后期开始发展起来的，它是在半绝缘半导体衬底上用一系列的半导体工艺方法制造出无源和有源元器件，并连接起来构成应用于微波、毫米波频段的功能电路。各种MMIC器件如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、高电子迁移率晶体管(HEMT)和异质结双极性晶体管(HBT)的出现以及砷化镓(GaAs)工艺的成熟，奠定了单片微波集成电路技术的基础。

本章主要介绍了 MMIC技术的特点及应用、并对 MMIC与HMIC的不同进行了比较，陈述了当今MMIC的国内外发展状况和发展趋势，最后阐述本文的研究内容和结构。

2.1　MMIC的特点

MMIC 电路具有尺寸小，质量轻，集成度高，可靠性好，寄生效应小，电路噪声低，频带宽，动态范围大，抗干扰能力强的特点。MMIC 技术已经成为射频电路尤其是毫米波电路的重要研究领域，针对它的研究和发展不断升温，其原因为：

(1)性能优良的微波、毫米波半绝缘基片的快速发展，如 GaAs，InP 等。

(2)用于 MMIC 设计的各种软、硬件环境的成熟，如各种微波、毫米波集成电路的 CAD 软件、测量仪器等相关技术的发展。

(3)工艺的多功能性。肖特基二极管、金属-半导体场效应晶体管等器件可使用相同的 MMIC 工艺来制造。

微波集成电路的分类及应用

微波集成电路主要有单片微波集成电路(MMIC)和混合微波集成电路(HMIC)两类，二者的主要区别有：