北斗导航接收机抗强电磁场损毁限幅电路研究

摘要

在电子对抗系统中，高功率微波武器可通过北斗导航接收机天线对接收机系统进行直接、有效的打击，因此必须对北斗导航接收机前端采取针对强电磁场的防护措施。北斗导航接收机具有高灵敏度、工作带宽窄等特点，因此对前端防护措施的需求更加严格。微波限幅器是重要的高功率防护器件，在北斗导航接收机中起着保护接收机前端的重要作用。因此，研制适用于北斗导航接收机的限幅器对提高接收机抗损毁能力具有重要意义。本文针对北斗导航接收机的特点，通过理论分析、建模仿真和实验验证对限幅器展开研究，研制了适用于北斗导航接收机B1频段的抗强电磁场损毁限幅器。
　　首先，根据抗强电磁场损毁限幅器的性能要求，设计了限幅器方案，限幅器分为主限幅电路和辅助电路两个模块。在主限幅电路部分，根据PIN二极管在限幅器中的工作特性，通过研究PIN二极管的不同参数对限幅器性能的影响，选择了型号为CLA4603-085LF和CLA4606-085LF的PIN二极管。探讨了级联型限幅器的级数对限幅器性能的影响，最终确定了两级级联型限幅器的电路结构，并进行了建模仿真和实物测试，测试结果表明主限幅电路满足性能指标。
　　然后，在主限幅电路的基础上设计了辅助电路，主要是利用定向耦合器和检波器构成的辅助电路对限幅器施加直流偏压，实现闭环控制。其中，设计了适用于北斗导航接收机B1频段的微带平行线耦合器，仿真及测试结果较为理想。为了提高检波器检波能力，设计了高效的倍压检波电路。同时，在检波器输入端设计了阻抗匹配网络，在检波器输出端设计了低通滤波器以优化检波器性能。
　　最后，主限幅电路模块和辅助电路模块组合成完整的限幅器，仿真结果表明该限幅器在北斗导航接收机B1频段具有良好的工作性能，满足要求。对限幅器进行了S参数测试、连续波注入测试及方波脉冲注入测试，结果表明，限幅器的S参数与仿真结果略有差异，连续波注入下限幅性能良好，方波脉冲注入条件下对不同峰值和脉宽的方波信号具有很好的抑制作用。
　　本文研制的限幅器较好地解决了无源限幅器起限电平不够低的问题，同时克服了有源限幅器需要外加电源的缺点。在电路结构上，一方面将倍压检波电路引入限幅器的设计中，提高了检波效率;另一方面，合理利用定向耦合器和级联型限幅器之间的传输线，简化了限幅器电路结构，提高了限幅器功率容量。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 本文的主要研究内容

2 限幅器理论及设计方案

2．1 微带传输线理论

2．1．1 微带线的相速和特性阻抗

2．1．2 微带线的损耗和Q值

2．2 限幅器理论

2．2．1 限幅器的工作原理

2．2．2 限幅器的分类

2．2．3 限幅器的技术指标

2．3 PIN二极管理论

2．3．1 PIN二极管工作特性

2．3．2 PIN二极管等效电路理论

2．3．3 PIN二极管的主要参数

2．4 限幅器的设计方案

2．4．1 限幅器的设计指标

2．4．2 限幅器的电路结构

2．4．3 限幅电路介质基板的选择

2．5 本章小结

3 主限幅电路设计

3．1 PIN二极管不同参数对限幅器性能的影响

3．1．1 结电容对限幅器性能的影响

3．1．2 串联电阻对限幅器性能的影响

3．1．3 I区厚度对限幅器性能的影响

3．1．4 PIN二极管的选型

3．2 主限幅电路的仿真与测试

3．2．1 主限幅电路仿真

3．2．2 主限幅电路测试

3．3 本章小结

4 辅助电路设计

4．1 定向耦合器设计

4．1．1 定向耦合器的主要参数

4．1．2 微带平行线定向耦合器原理

4．1．3 微带平行线定向耦合器仿真和测试

4．2 检波电路设计

4．2．1 检波电路的工作原理和性能指标

4．2．2 检波二极管的选择

4．2．3 检波电路的电路结构

4．2．4 检波电路仿真

4．2．5 检波电路测试

4．3 检波电路器件参数对检波电路性能的影响

4．3．1 倍压电路级数对检波电路性能的影响

4．3．2 负载阻抗对检波电路性能的影响

4．3．3 充放电电容对检波电路性能的影响

4．4 本章小结

5 整体限幅器的研究

5．1 整体限幅器仿真

5．2 整体限幅器测试

5．2．1 限幅器的S参数测试

5．2．2 限幅器的连续波注入测试

5．2．3 限幅器的方波脉冲注入测试

5．2．4 测试误差分析

5．3 本章小结

6．1 工作总结

6．2 工作展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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