微波毫米波矢量调制器可以同时实现对传输信号的幅度与相位的调制,具有高调制精度、低成本、小型化等优点。目前矢量调制器已经广泛地应用于调频连续波(FMCW)雷达射频反射功率对消系统、功率放大器的前馈线性化技术,多通道收发系统幅度与相位校正、相控阵天线波束控制以及射频识别系统高性能读写器等技术领域。本文以实现UHF频段高线性度矢量调制器及E波段高精度低成本的矢量调制器为目标,深入研究了基于PIN管双相调制器电路的UHF波段矢量调制器和基于E波段I/Q调制器MMIC芯片的毫米波矢量调制器的幅相调制特性,对E波段频反射功率对消(RPC)系统方案进行了分析论证,并研制了E波段RPC系统中的关键电路模块。本文的工作主要包括如下四个部分:1.针对UHF频段RPC系统中高对消比情况下,矢量调制器的线性度成为影响接收系统相位噪声的重要因素的问题,利用PIN二极管功率容量高的特点,采用非平衡式双相调制器电路结构,研制了UHF波段中高功率的单平衡矢量调制器电路。首先,基于ADS软件,建立了单平衡矢量调制器的仿真分析电路模型,对其幅度与相位调制特性与输出功率的线性范围进行了仿真分析,并对电路参数进行了优化设计;加工制作了试验电路样品,进行了电路参数调试与性能测试。实测结果表明,该矢量调制器在950MHz频点处的幅度调制范围为34dB,相位调制范围为360度,并具有优良的输入—输出功率线性度特性。2.为了改善单平衡矢量调制器星座图的对称性,并进一步提高矢量调制器输出功率的线性度,使用同样的PIN二极管,采用平衡式双相调制器电路结构,研制了UHF波段的双平衡矢量调制器。首先,根据双平衡电路结构需要互补电压来进行控制的要求,基于ADS仿真软件确定了在一定串联电阻条件下,使得PIN管阻抗呈现为50欧姆时的控制电压值,据此设计了二路转四路控制电压的转换电路。加工制作了双平衡矢量调制器电路样品。实测结果表明,在950MHz频点处该矢量调制器的幅度调制范围达到38dB,相位调制覆盖360度,I/Q的相位正交性误差小于2度。输入功率P1dB高于30dBm的衰减量范围大于15dB。与单平衡结构相比,I/Q的正交性和幅度调制的线性工作区得到明显改善。3.针对当前E波段FMCW雷达射频对消系统等应用需求不断增长,但是尚无该波段的商用矢量调制器芯片可供RPC产品研发的现状,本文研究了利用商用I/Q调制器MMIC芯片来实现高精度E波段矢量调制器这一技术途径的可行性。利用差分形式的I路和Q路DC调制信号的极性,实现I和Q两路双相调制特性。利用调制信号的幅度实现I和Q两路信号的幅度调制。基于这样的原理,利用gotMIC公司的gMDR0013B调制/解调器芯片,进行了E波段矢量调制器的特性实验研究。通过3mm波段矢量网络分析仪,测量不同调制电压情况下该调制器S21参数,从而考察其幅度和相位的调制特性。在77GHz频点处实测结果表明,该I/Q调制器的幅度调制范围为26dB,相位调制范围覆盖360度。上述实验结果证明了用该I/Q调制器芯片实现矢量调制功能的可行性。4.提出了以上述I/Q调制器作为矢量调制器的E波段RPC系统方案,并对系统参数进行了分析设计。首先建立了该RPC系统的模拟闭环数学模型,分析了馈通支路与本振支路的相位差与延时以及直流偏差等系统参数对整个RPC系统性能的影响。确定了整个RPC系统的详细设计方案。研制了构成该RPC系统的关键电路模块,包括调制-解调模块、耦合-调相模块、对消耦合-放大模块以及中频环路电路等硬件电路模块,完成了各模块的电性能调试与测试工作,为后续进行系统集成联合调试打下了重要基础。