W波段辐射计接收通道技术研究

论文摘要

本文小型化辐射计接收通道拟采用高增益放大+检波的方案,在对辐射计结构分析的基础上,采用电磁仿真软件HFSS,CST和路仿真软件ADS相互结合的方法研究提出了前端通道系统。为了实现宽带检波器特性,提出了两种微带形式的宽带匹配电路拓扑结构。通过优化设计,获得了带宽为15GHz,20GHz两种不同电路拓扑结构的检波器。同时通过在过渡夹缝处打孔模拟SIW的方法,有效避免过渡电路谐振问题,测试获得了满意的结果。提出了一种新型滤波器电路拓扑结构,电路结构简单,合理,最后给出了宽带毫米波放大器仿真优化过程与最终电路尺寸。15GHz带宽检波器测试表明:85.5GHz-98GHz带内,电压灵敏度大于1000mV/mW,93GHz-98GHz带内,电压灵敏度大于1500mV/mW,94.5GHz-97GHz带内,电压灵敏度大于2000mV/mW,80GHz-103.5GHz宽频带内,电压灵敏度大于600mV/mW20GHz宽带检波器测试表明:83GHz-104GHz带内,电压灵敏度响应大于800mV/mW,最好响应达到2300mV/mW。W波段检波器研制过程中主要解决了如下关键技术:（1）宽带匹配技术:检波器测试结果电压灵敏度大于1000 mV/mW,相对带宽为16%;大于1500mV/mW的相对带宽大于5%;大于800mV/mW相对带宽大于30%。（2）小型化技术:通过电路分析和优化设计,设计了满足课题要求的W波段小尺寸宽带检波器,电路尺寸为:1.23cm*1.8cm。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 辐射计的国内外发展概况
• 1.2 辐射计的三种体制
• 1.2.1 间接混频超外差式通道体制
• 1.2.2 直接混频超外差式通道体制
• 1.2.3 直接检波式通道体制
• 1.3 论文的主要研究工作
• 第二章 毫米波辐射计接收通道基本原理
• 2.1 辐射计基本原理
• 2.1.1 基本工作原理
• 2.1.2 辐射计灵敏度
• 2.2 低噪声放大器的基本理论
• 2.2.1 噪声系数与噪声温度
• 2.2.2 增益
• 2.2.3 增益平坦度
• 2.2.4 工作频带
• 2.2.5 动态范围
• 2.2.6 端口驻波与反射损耗
• 2.2.7 三阶交调系数和1dB增益压缩点
• 2.3 检波器基本理论
• 2.3.1 检波器基本原理
• 2.3.2 检波器主要技术指标
• 2.4 视频放大器基本原理
• 第三章 三毫米波宽带检波器电路的研制
• 3.1 三毫米波宽带检波器电路方案
• 3.2 过渡结构的仿真
• 3.3 低通滤波器的仿真
• 3.4 匹配电路基本理论
• 3.5 匹配电路基本理论
• 3.5.1 双十字结+渐变线电路拓扑
• 3.5.2 无枝节+三个阶梯结构
• 3.5.3 三个枝节+三个阶梯结构
• 3.5.4 两个枝节+两个阶梯结构
• 3.6 检波器电路测试
• 11)的测量'>3.6.1 反射系数(S₁₁)的测量
• 3.6.2 检波器电压灵敏度测试
• 3.6.3 检波器测试结果分析
• 第四章 三毫米波宽带放大器电路的研究
• 4.1 级联放大器电路方案
• 4.2 宽带放大器电路仿真
• 4.2.1 放大器输入端与级间电路匹配
• 4.2.2 放大器输出端电路匹配
• 第五章 辐射计射频前端电路分析
• 5.1 辐射计射频前端电路框图
• 5.2 功率灵敏度分析
• 第六章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间取得的成果