Ka波段高速脉冲检波器研究

论文摘要

本论文首先根据脉冲传输原理与检波器的相关理论,认真对近年来有关毫米波检波器的工作进行了分析,然后重新设计了检波器结构,采用了腔体检波的方式。该结构中电路的输出端无需设计低通滤波器,检波脉冲信号可直接通过同轴线输出。尽管不用过渡结构造成了一些失配,但它大大简化了电路的设计。本论文选用了成都亚光微电子公司生产的硅检波二极管作为核心器件,最终完成了响应速度小于300ps,检波脉宽400ps的八毫米高速脉冲检波器。检波器的工作带宽满足3GHz(35 GHz～38 GHz)的要求。由通常的毫米波脉冲信号源所产生的脉冲调制信号的响应时间不可能达到亚纳秒级,因此一般的毫米波脉冲信号源的指标不符合本论文中检波器测试的要求,因此需要重新设计调制器对连续波进行调制,得到符合测试所需的高速脉冲调制信号。本论文设计了鳍线和腔体两种不同结构的毫米波高速脉冲调制器,以便实验数据的对比分析。根据半导体器件工作原理并结合课题指标要求,本文选用了响应时间快、反向恢复时间更短的肖特基二极管作为开关管。在鳍线调制器的设计过程中,首先使用HFSS对鳍线过渡进行了S参数仿真;然后采用ADS和HFSS软件联合仿真的方法优化了偏置电路。同时设计了一个和腔体检波器结构类似的腔体调制器。从最终的测试数据可以看出,鳍线调制器的工作带宽偏窄,而腔体调制器的各项指标符合测试要求。本文研究工作的重点是毫米波高速脉冲检波器和毫米波高速脉冲信号的检波技术。本文的工作对于研究毫米波高速脉冲检波技术具有一定的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 毫米波及其特点
• 1.2 高速脉冲检波器发展概况
• 1.3 本论文的课题来源
• 1.4 本文的主要工作及结构安排
• 第二章 波导传输原理及脉冲原理
• 2.1 波导传输原理
• 2.1.1 矩形波导
• 2.1.2 短路活塞
• 2.2 脉冲原理
• 2.2.1 脉冲频谱分析
• 2.2.2 带宽对响应时间的影响
• 第三章 检波器的理论与设计
• 3.1 检波器的基本原理
• 3.2 检波器分类
• 3.3 检波器主要技术指标
• 3.4 检波器的失真
• 3.5 毫米波高速脉冲检波器的设计
• 3.5.1 方案选择
• 3.5.2 检波二极管的选择
• 3.5.3 输入匹配电路设计
• 3.5.4 检波器视频带宽设计
• 第四章 毫米波高速脉冲调制器
• 4.1 调制器的基本理论
• 4.1.1 振幅调制的基本原理
• 4.1.2 开关电路的基本理论
• 4.2 毫米波高速脉冲调制器设计
• 4.2.1 调制管的选择
• 4.2.2 鳍线调制器的设计
• 4.2.2.1 鳍线的传输特性分析
• 4.2.2.2 鳍线一波导过渡段的设计
• 4.2.2.3 二极管的选择
• 4.2.2.4 鳍线S 参数仿真
• 4.2.2.5 偏置电路的设计
• 4.2.2.6 鳍线调制器电路形式概述
• 4.2.3 腔体结构调制器的设计
• 第五章 实验的测试结果分析及改进
• 5.1 检波电路测试系统
• 5.1.1 检波器与鳍线结构调制器系统测试结果与分析
• 5.1.2 检波器与腔体结构调制器系统测试结果与分析
• 5.2 检波器灵敏度和检波电压测试
• 5.3 S 参数测试
• 5.4 电路不足及改进
• 5.5 电路实物
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间的研究成果