微带检波器研究与设计

论文摘要

检波器是微波脉冲功率测量中的常用器件,国内外对于检波器设计与特性研究已有一些报道。目前,高功率微波（HPM）在军事等领域有了一定的应用与发展,在几十纳秒量级HPM短电磁脉冲信号功率测量时需要检波器实现灵敏度动态范围大、响应时间快、检波波形畸变小等特点。在这种背景下,检波器的研究与设计就成为微波测量领域一个重要课题。本文针对上述特点,介绍了微带检波器的基本原理与设计方法,在理论分析的基础上,对检波电路进行了软件仿真和参数优化,给出了检波器的测试结果。主要内容包括:1.介绍了HPM短电磁脉冲的特点,并对检波器基本原理、技术指标、研究现状和本文研究的意义进行了简要概述。2.介绍了宽带带通滤波器的设计方法,仿真制作了基于多模谐振的宽带带通滤波器作为检波器的输入电路,并对滤波器实物进行了测试。3.介绍了宽阻带低通滤波器的设计方法,仿真制作了基于缺陷地结结构（DGS）和谐振加载的宽阻带低通滤波器,并在后者基础上,设计了一种阻带抑制更大的宽阻带低通滤波器结构作为检波器输出电路,进行了软件仿真和实物测试。4.在输入输出电路基础上,设计了具有高速、宽动态范围特点的脉冲检波器,并组建了检波器测试系统,给出了检波器实物的测试结果,分析了电路中存在的问题,指出了改进方向。测试结果表明:带通滤波器带宽为5.6～13.8GHz,在9～10GHz范围内插损约1dB;3GHz的低通滤波器,带内插损约0.5dB,带外抑制大于12dB,9～10GHz时抑制大于25dB;检波器可以对612GHz频段内,功率为-1016dBm的脉冲调制信号进行检波,动态范围优于25dB,检波器响应时间小于34ns。基本满足了HPM测量对检波器的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 检波器研究现状
• 1.3 本论文的主要工作
• 第二章 基本理论
• 2.1 微带传输线简介
• 2.1.1 微带线的构造
• 2.1.2 微带线的损耗
• 2.1.3 微带线的不连续性
• 2.2 脉冲基本知识
• 2.2.1 脉冲信号的参数
• 2.2.2 带宽对波形的影响
• 2.3 检波器基本原理
• 2.3.1 检波器基本原理
• 2.3.2 检波器技术指标
• 2.3.3 检波器的分类
• 2.3.4 检波器的解调性能
• 2.4 本章小结
• 第三章 微带带通滤波器设计
• 3.1 滤波器基本理论
• 3.1.1 滤波器技术指标
• 3.1.2 滤波器分类
• 3.1.3 滤波器设计原理
• 3.2 阶跃阻抗谐振器
• 3.3 超宽带滤波器
• 3.3.1 超宽带技术简介
• 3.3.2 超宽带滤波器研究现状
• 3.4 基于多模谐振的宽带带通滤波器设计
• 3.4.1 三线耦合微带结构分析
• 3.4.2 带通滤波器仿真优化
• 3.4.3 带通滤波器测试与改进
• 3.5 本章小结
• 第四章 宽阻带低通滤波器设计
• 4.1 宽阻带滤波器简介
• 4.1.1 带阻滤波器基本理论
• 4.1.2 宽阻带滤波器研究现状
• 4.2 基于DGS 的低通滤波器设计
• 4.3 基于谐振加载的低通滤波器设计
• 4.3.1 谐振加载滤波器理论分析
• 4.3.2 谐振加载滤波器设计与改进
• 4.4 本章小结
• 第五章 微带检波器设计和研究
• 5.1 微带检波器的电路结构
• 5.2 滤波器的集成前测试
• 5.3 微带检波器的设计
• 5.3.1 检波二极管的选择
• 5.3.2 检波器的仿真设计
• 5.3.3 检波器的实物测试
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结和展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者在研期间的科研成果