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1、第35卷第3期電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)Vol.35No.32006年6月JournalofUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaJun.2006Ka波段微帶檢波器設(shè)計(jì)胡皓全，宋偉(電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院成都610054)【摘要】介紹了一種中心頻率為35GHz，帶寬為±2GHz的混合集成檢波器設(shè)計(jì)方法及測(cè)試結(jié)果。該檢波器輸入端口為標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)，通過(guò)對(duì)極鰭線實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)到微帶的過(guò)渡，采用高頻電磁場(chǎng)仿真軟件和微波電路CAD軟件完成該檢波器的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞毫米
2、波檢波器;對(duì)極鰭線過(guò)渡;濾波器;阻抗匹配中圖分類號(hào)TN763.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼ADesignofKa-BandMicrostripDetectorHUHao-quan，SONGWei(SchoolofElectronicEngineering,Univ.ofElec.Sci.&Tech.ofChinaChengdu610054)AbstractInthispaper,designandexperimentresultsforahybridintegrateddetectorwhosecenterfreq
3、uencyis35GHzwith4GHzbandwidtharepresented.Theinputportofthedetectoristheformofstandardrectangularwaveguide.Thewaveguidetomicrostriptransitionisrealizedbyantipodalfinline.ByusinghighfrequencyelectromagneticsimulationandmicrowavecircuitCADsoftware,thedes
4、ignofthedetectorisaccomplished.Keywordsmillimeter-wavedetector;antipodalfinlinetransition;filter;impedancematch檢波器是微波、毫米波技術(shù)中常規(guī)部件之一，在微波毫米波信號(hào)檢測(cè)、自動(dòng)增益控制、功率探測(cè)、穩(wěn)幅的應(yīng)用中是關(guān)鍵部件，被廣泛應(yīng)用于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、六端口網(wǎng)絡(luò)、微波瞬時(shí)接收機(jī)、微波遙感探頭等整機(jī)系統(tǒng)中。在毫米波頻段由于信號(hào)功率非常有限，對(duì)檢波器的性能，如靈敏度、駐波比等提出了更高的要求。利用
5、低勢(shì)壘肖特基二極管檢波時(shí)無(wú)需外加偏置電壓，其靈敏度也非常高，并且頻率響應(yīng)快、動(dòng)態(tài)范圍大、寬頻帶、機(jī)械性能好，因而得到了廣泛的應(yīng)用。1檢波器的電路設(shè)計(jì)檢波器的電路設(shè)計(jì)取決于許多參數(shù)之間的權(quán)衡考慮，其中包括工作頻率、帶寬、靈敏度、動(dòng)態(tài)范圍和溫度范圍。本文介紹的檢波器直接檢測(cè)毫米波信號(hào)功率大小，輸出直流信號(hào)，整個(gè)電路主要由波導(dǎo)到微帶的過(guò)渡、輸入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和低通濾波器等三部分組成，整個(gè)電路制作在一塊軟基片上。1.1波導(dǎo)到微帶的過(guò)渡波導(dǎo)到微帶的過(guò)渡要求傳輸損耗低，駐波小，回波損耗小，應(yīng)有足夠的頻帶寬度，并且
6、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工和安裝容易。綜合上述考慮，矩形波導(dǎo)到微帶的過(guò)渡采用對(duì)極鰭線來(lái)實(shí)現(xiàn)。鰭線漸變段選擇余弦平方漸變曲線。對(duì)極鰭線到微帶過(guò)渡較難進(jìn)行等效電路分析，而通過(guò)三維電磁場(chǎng)分析，能得到理想的尺寸。為了更準(zhǔn)確地得到過(guò)渡性能結(jié)果，可把一對(duì)對(duì)極鰭線波導(dǎo)-微帶過(guò)渡放于CST軟件中進(jìn)行仿真優(yōu)化，對(duì)稱結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，過(guò)渡總長(zhǎng)以及諧振區(qū)內(nèi)的金屬塊與鰭間的距離對(duì)過(guò)渡性能有較大影響。一般說(shuō)來(lái)，過(guò)渡的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，反射系數(shù)越小，可在允許的反射系數(shù)下獲得最短的過(guò)渡長(zhǎng)度。在Ka頻段，可用于工程設(shè)計(jì)最短[1]過(guò)渡長(zhǎng)度大約為10
7、mm。而金屬塊與鰭間的距離大小對(duì)傳輸性能影響不大，但對(duì)回波損耗有明顯的影響。在CST中的仿真優(yōu)化的結(jié)果如圖2所示。由仿真結(jié)果可以看出在所需頻段33～37GHz范圍內(nèi)，傳輸性能平坦，插損小于0.3dB，回波損耗小于?10dB。收稿日期：2006?04?30作者簡(jiǎn)介：胡皓全(1964?)，男，碩士，教授，主要從事電磁兼容、微波與毫米波電路方面的研究.第3期胡皓全等:Ka波段微帶檢波器設(shè)計(jì)325介質(zhì)基片上表面金屬介質(zhì)基片下表面金屬圖1CST軟件中仿真的對(duì)稱結(jié)構(gòu)10100S210S11?10?10?20S1
8、1/dB/dB/dB/dB?20S11S211121?30SS?30?40S21?50?40?60?5025303540020406080100f/GHzf/GHz圖2背靠背對(duì)極鰭線過(guò)渡仿真結(jié)果圖3濾波器仿真結(jié)果1.2低通濾波器的設(shè)計(jì)毫米波信號(hào)通過(guò)檢波管產(chǎn)生直流和諧波信號(hào)，由于要求輸出為直流，所以需對(duì)基波和諧波進(jìn)行抑制。這里的諧波只需考慮2次諧波即可，因?yàn)楦哂?次的諧波信號(hào)其幅度已非常小，相比直流信號(hào)完全可以忽略。本文采用高低阻抗低通濾波器形式，由于頻段較高，在ADS
