18-40GHz宽带脉冲检波器研究

摘要

检波器是毫米波电路系统常用微波器检测件之一,国内对于毫米波检波器技术研究在正切灵敏度、驻波比等参数方面已有一定成熟度,但对脉冲检波器响应时间参数的研究相对较少。本文旨在设计18-40GHz宽带毫米波电路脉冲检波器,检波器在工作频段实现线性检波,脉冲响应时间达到ns量级。
　　本文在了解检波器基本原理、发展现状和水平、传输线基本理论、脉冲基础知识的前提下,选择Agilent公司零偏梁氏引线肖特基势垒二极管HSCH-9161,分别采用串联和并联检波方案,进行检波电路参数仿真及优化,并在此基础上完成了基片、腔体的制作、加工,后期指标测试工作。
　　论文中详细介绍了微波毫米波、脉冲信号和二极管的基础知识,使用微波仿真软件ADS对串、两种方案的检波器电路结构中匹配电路进行原理图和版图联合仿真和优化;其中使用HFSS优化低通滤波器模型,CST优化波导到微带的鳍线过渡模型,将两优化模型并分别导出S2P文件,导入到ADS整体电路中进行优化。电路设计中的重点及难点是对二极管的宽带匹配,由于课题要求带宽较宽,本文在有一定损耗的基础上,折中考虑灵敏度和驻波比,进行电路宽带匹配设计。串联和并联检波方案的优化结果均满足线性检波,检波响应时间为ns量级,驻波比小于1.5。最后测试结果显示,检波器均为线性检波,其中18-40GHz串联检波器低频段部分频段的VSWR超出指标要求,脉冲响应时间为ns量级;Ka频段没有测试其频率响应时间,检波输出脉冲波形失真较小;并联检波器VSWR全频段内小于2.5,但检波输出脉冲波形有较大的失真,在后续研究中需要进一步完善仿真电路方案。分析其原因主要是宽带匹配电路中很难精确考量二极管寄生参数的影响,二极管spice模型参数不够准确;使用导电胶将检波二极管粘贴在导带上会引其他入寄生参数等;仿真设计过程中未能在频率方面留有一定的分量等。在以后的研究过程中要综合多种电磁分析方法和电路仿真软件,匹配电路增加使用扇形枝节、过渡枝节等,提高电路匹配程度;提高装配基础,使测试结果与仿真结果趋于一致,实现良好脉冲检波。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪 论

1.1 毫米波检波器背景及应用

1.2 检波器国内外发展现状

1.3 主要工作及技术指标

第二章 传输结构

2.1 矩形波导

2.2 微带线

2.2 鳍线

第三章 检波器基本理论

3.1 脉冲理论知识

3.2检波二极管

3.3 检波器

第四章 检波电路电磁仿真

4.1 Ka波段串联检波器仿真及优化

4.2 18-40 GHz串联检波器仿真及优化

4.3 18-40 GHz并联检波器仿真和优化

第五章 检波器实物及测试结果

5.1 检波器实物图

5.2 检波器测试数据

5.3 测试结果分析

第六章 总 结

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果