高性能宽带压缩接收机前端的研究

论文摘要

压缩接收机具有能同时处理接收到的多个信号、结构简单、灵敏度高等优点,在电子战中得到了广泛的应用。利用高温超导材料制作主要器件的高温超导压缩接收机由于其优异的性能,具有广阔的应用前景。本论文首先介绍了课题研究的背景及高温超导材料在微波方面的应用,并详细的介绍了压缩接收机的理论基础。然后重点论述了高温超导接收机前端主要部件的理论基础与设计过程,最后对高温超导压缩接收机前端主要部件及前端系统进行测试,并给出了测试结果的详细分析。本论文主要设计了高温超导压缩接收机前端系统中的线性调频滤波器和低温低噪声放大器（CLNA）。为了在2英寸的高温超导基片上实现最大的色散延迟,采用结构紧凑的双螺旋结构来实现高温超导线性调频滤波器,并利用电磁仿真软件IE3D完成电路的仿真设计。低温低噪声放大器则采用电路仿真软件ADS进行设计,通过使用源极串联反馈和漏极加阻性负载方式,使放大器能够在宽频带内稳定工作的同时具有良好的噪声系数与反射系数。最终研制的高温超导压缩接收机前端测试结果为:中心频率为4GHz、带宽为2GHz、增益为10dB、色散时延为12ns、时宽带宽乘积TB=24。经过压缩网络后的输出脉冲信号的信噪比（ S / N ）O比输入脉冲信号的信噪比（ S / N ）i改善了13.8dB,使接收的灵敏度达到了-93.4dBm。但由于电路采用带状线结构,衬底间的空气间隙、电路加工精度、软件仿真精度、盒体加工精度等因素的影响,使得最终研制的高温超导线性调频滤波器的增益波动达到±5dB,群时延波动达到±6ns,测试结果与设计指标有一定的偏差。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 超导材料的发展及应用
• 1.2.1 超导材料的发展历史
• 1.2.2 高温超导材料在微波领域的应用
• 1.3 接收机概述
• 1.3.1 模拟接收机
• 1.3.2 数字接收机
• 1.4 论文的主要内容
• 第二章 压缩接收机理论基础
• 2.1 脉冲压缩理论
• 2.2 压缩接收机原理
• 2.3 压缩接收机的主要部件
• 2.3.1 线性调频滤波器
• 2.3.2 线性调频信号发生器
• 2.4 高温超导压缩接收机
• 2.5 系统设计的指标要求
• 第三章 高温超导线性调频滤波器的理论与设计
• 3.1 高温超导线性调频滤波器基本理论
• 3.1.1 带状线理论
• 3.1.2 耦合线理论
• 3.1.3 群时延
• 3.1.4 高温超导线性调频滤波器
• 3.2 高温超导线性调频滤波器的仿真设计
• 3.2.1 高温超导薄膜及介质基片的选择
• 3.2.2 反向波耦合器的设计
• 3.2.3 直线型高温超导线性调频滤波器的设计
• 3.2.4 双螺旋结构的高温超导线性调频滤波器设计
• 3.3 实际器件的制作
• 3.3.1 接头过渡的设计
• 3.3.2 掩膜版的制作
• 3.3.3 高温超导线性调频滤波器实物的制作
• 第四章 微波晶体管低噪声放大器的理论与设计
• 4.1 微波晶体管低噪声放大器理论分析
• 4.1.1 微波晶体管放大器介绍
• 4.1.2 晶体管二端口网络S 参数理论分析
• 4.1.3 微波晶体管放大器的指标分析
• 4.1.4 多级放大器的设计
• 4.2 微波晶体管低噪声放大器的仿真设计
• 4.2.1 晶体管的选择
• 4.2.2 直流偏置电路的设计
• 4.2.3 晶体管S 参数的扫描
• 4.2.4 晶体管稳定性的设计
• 4.2.5 输入输出匹配电路的设计
• 4.2.6 联合仿真
• 4.3 实际加工制作
• 第五章 测试与结果分析
• 5.1 测试环境
• 5.2 高温超导线性调频滤波器的性能测试与分析
• 5.2.1 高温超导线性调频滤波器的测试
• 5.2.2 高温超导线性调频滤波器测试结果分析
• 5.3 低温低噪声放大器的性能测试与分析
• 5.3.1 低温低噪声放大器的测试
• 5.3.2 低温低噪声放大器的测试结果分析
• 5.4 压缩接收机前端联合测试与分析
• 5.4.1 压缩接收机前端联合测试
• 5.4.2 压缩接收机前端测试结果分析
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果