Ku波段波导功率传输组件中检波器的研制

摘要

本文设计的波导功率传输组件为总装部合同项目，应用于某型号导引头系统中，起到功率的传输、滤波检波及监控作用，其结构包括了主波导传输、耦合机构、检波和滤波部件等。 本论文分为六个部分对各个系统进行设计和分析。首先介绍了波导传输元件、二极管检波滤波电路的基本理论和技术指标，其次给出了检波组件的设计方法。在设计中波导采用了渐变式连接，讨论了几种方式的波导到检波部件的过渡方法。最后，针对设计成品使用测试仪器对检波滤波电路以及整个组件进行调试，给出了样品在Ku波段频率范围内的测试结果。 整个组件的达到的测试指标为： 检波电压灵敏度大于600mV/mW(SMA接口)，驻波系数小于1.25，插入损耗<0.6 dB，进行了冲击试验、随机振动试验、温度循环试验、盐雾试验。温度循环试验中由于检波二极管的温度特性的不稳定性，使高低温试验.55℃～＋85℃情况下检波稳定性指标较难达到，本文中相关章节也讨论了改进办法。 本文的几个主要创新点： 1.本文设计的二极管检波滤波电路采用混合集成工艺，将整个检波滤波电路制作在一个氧化铝陶瓷基片上，置于15mm×20mm×10mm的矩形腔体内，并采用波导同轴转换技术，将信号耦合至腔体内，微波腔体内部为微带型滤波电路，外部连接标准SMA接头，实现了小型化、集成化，既可以满足本项目的要求，又可以广泛应用于其它微波部件如：航空航天对抗、雷达接收机、微波遥感导引头等部件中。 2.概括了几种波导至其他传输机构的耦合方式，同时本文系统的阐述了四中典型的检波器的结构组成以及设计思路。最后确定的优化设计，投入批量生产后，产品的带宽达到3GHz，显然比原来的微带通孔型检波器的几百兆或者1GHz有了显著提高。 3.改进了微带式检波器的小孔耦合机构的耦合度不足、通孔的机械制造误差对检波器造成影响过大等因素，采用了同轴探针耦合，耦合度很容易达到要求，而且采用的同轴封装形式的二极管，安装方便，结构可靠，工作稳定。改变探针的位置以及长度，同样可以将本检波器的设计应用于其他频段。 作为整个系统功率传输以及控制部件，本组件的起着重要的作用。整个组件测试均达到指标，装机后组件工作非常稳定。

目录

文摘

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声明

第一章 绪论

1.1波导器件传输功率

1.1.1波导元器件

1.1.2波导元器件参数的测量

1.2检波器原理与应用简介

1.3国内外的发展状况

1.4本论文的课题的主要内容

第二章 微波传输器件和微波检波器的理论基础

2.1微波传输器件的现状和发展前景

2.1.1微波传输器件的分类

2.1.2国内外发展概况

2.2检波器的功能、分类和应用

2.3检波器主要的技术指标

2.3.1检波灵敏度

2.3.2视频电阻

2.4肖特基二极管的原理和特性分析

2.5微带电路的基本理论

2.5.1微带线的结构

2.5.2微带线的损耗

2.5.3微带线的不连续性

第三章 主波导传输组件的设计

3.1渐变转换波导

3.2 E面截角弯头

3.3渐变式口径变换波导

3.4主波导整体结构设计以及仿真

3.5实物图以及实测结果

第四章 检波器的设计与实现

4.1检波器的一般设计流程

4.1.1调谐式检波器

4.1.2微带式检波器

4.2本设计中检波器的原始设计方法

4.2.1谐振腔式检波器的原理

4.2.2矩形谐振腔的场分析

4.2.3 HFSS模拟仿真以及制作结果

4.3本设计中检波器的改进方法及最终结果

4.3.1探针耦合

4.3.2肖特基二极管的挑选和参数

4.3.3优化设计的等效电路和软件仿真

第五章 实验测试结果

5.1实验测试方法

5.2实验实际连接方式以及试验结果

5.3器件实物图

5.4投入批量生产后产品的不足之处和拟改进的办法

结论

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果