毫米波检波器研制

论文摘要

毫米波检波器是毫米波系统中常用的部件,国外目前在毫米波频段已有可供工程使用的产品,而国内仅在微波频段研究较成熟,在毫米波频段研究较少。该频段所用检波器主要依赖国外进口,因此本课题的研究具有重要的工程实用价值。本文具体针对Ka频段微带和W频段微带、鳍线、共面波导等电路结构的检波器,从理论、分析方法、模型建立、无源过渡结构、匹配网络和滤波器等方面进行了研究与设计,并在此基础上完成了具体电路的制作。在研究方法上,对于检波器的无源过渡结构和低通滤波器部分,主要采用场分析方法,利用三维全波分析软件进行仿真。而对于匹配网络部分,由于二极管的非线性特性,在场仿真软件中用等效阻抗来建立的二极管模型显然不准确,因此主要利用电路分析的方法,由全波分析软件生成无源部分的S参数,然后将其结果导入到电路仿真软件中进行匹配部分的优化和仿真,由于路仿真软件在W频段的仿真准确性欠佳,只能依赖后期的调试,最终的设计结果很好地证明了研究方法的可行性。其中管子模型建立的准确与否直接影响仿真结果的可靠性,特别是在毫米波频段,管子寄生参量的影响显得尤为严重,给电路匹配网络设计带来了非常大的困难。本文采用了多种匹配网络,并进行了反复的试验,较好的解决了这一问题。此外,应该灵活地应用各种电磁场分析方法,使仿真结果与测试结果一致性更好,以方便工程设计。本文共分为七章,每一章的大致内容如下:第一章主要介绍了毫米波的一些基本知识以及本论文所做的工作。第二章针对检波器的理论和微带线、鳍线、共面波导等三种不同的毫米波传输线作出了阐述。第三章介绍了基本的电磁仿真方法。第四章介绍了四种无源过渡电路的原理和仿真结果,包括波导-微带对极鳍线过渡、波导-微带探针过渡、波导-单面鳍线过渡、波导-共面波导探针过渡。第五章针对Ka频段微带电路形式的检波器从结构、仿真、加工实物以及实测结果上进行了详细的介绍。第六章针对W频段微带、鳍线、共面波导三种不同电路形式的检波器从结构、仿真、加工实物以及实测结果上进行了详细的介绍。第七章是结论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 毫米波特点及应用
• 1.2 毫米波检波器国内外发展现状
• 1.3 本论文的主要工作
• 第二章 基本理论
• 2.1 毫米波主要传输线简介
• 2.1.1 微带线
• 2.1.2 鳍线
• 2.1.3 共面波导
• 2.2 检波器理论
• 2.2.1 检波器基本原理
• 2.2.2 检波器主要技术指标
• 2.2.3 检波器的类型
• 第三章 电磁仿真
• 3.1 系统的电磁场分析
• 3.1.1 系统的参数提取和电路分析相结合
• 3.1.2 系统的直接电磁场模拟
• 3.2 电磁场数值计算方法
• 第四章 无源过渡电路设计
• 4.1 波导－微带对极鳍线过渡
• 4.1.1 概述
• 4.1.2 波导－微带对极鳍线过渡器设计与仿真结果
• 4.2 波导－微带探针过渡
• 4.2.1 概述
• 4.2.2 波导－微带探针过渡器设计与仿真结果
• 4.3 波导－单面鳍线过渡
• 4.3.1 概述
• 4.3.2 波导－单面鳍线过渡器设计与仿真结果
• 4.4 波导－共面波导探针过渡
• 4.4.1 概述
• 4.4.2 波导－共面波导探针过渡器设计与仿真结果
• 第五章 Ka 频段检波器的实现
• 5.1 Ka 频段微带检波器的电路结构
• 5.2 Ka 频段微带检波器的设计
• 5.2.1 检波二级管的选择
• 5.2.2 低通滤波器的设计
• 5.2.3 匹配电路的设计
• 5.3 Ka 频段微带检波器加工实物及测试结果分析
• 第六章 W 频段检波器的实现
• 6.1 W 频段微带检波器
• 6.1.1 W 频段微带检波器的电路结构
• 6.1.2 W 频段微带检波器的设计
• 6.1.3 W 频段微带检波器加工实物及测试结果分析
• 6.2 W 频段鳍线检波器
• 6.2.1 W 频段鳍线检波器的电路结构
• 6.2.2 鳍线电路设计常见问题分析
• 6.2.3 W 频段鳍线检波器的设计
• 6.2.4 W 频段鳍线检波器加工实物及测试结果分析
• 6.3 W 频段共面波导检波器
• 6.3.1 W 频段共面波导检波器的电路结构
• 6.3.2 共面波导电路设计常见问题分析
• 6.3.3 W 频段共面波导检波器的设计
• 6.3.4 W 频段共面波导检波器加工实物及测试结果分析
• 6.4 三种W 频段检波器的比较
• 第七章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果