ka波段微带检波器设计new

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1、第35卷第3期电子科技大学学报Vol.35No.32006年6月JournalofUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaJun.2006Ka波段微带检波器设计胡皓全，宋伟(电子科技大学电子工程学院成都610054)【摘要】介绍了一种中心频率为35GHz，带宽为±2GHz的混合集成检波器设计方法及测试结果。该检波器输入端口为标准矩形波导，通过对极鳍线实现波导到微带的过渡，采用高频电磁场仿真软件和微波电路CAD软件完成该检波器的设计。关键词毫米

2、波检波器;对极鳍线过渡;滤波器;阻抗匹配中图分类号TN763.1文献标识码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检波器是微波、毫米波技术中常规部件之一，在微波毫米波信号检测、自动增益控制、功率探测、稳幅的应用中是关键部件，被广泛应用于矢量网络分析仪、六端口网络、微波瞬时接收机、微波遥感探头等整机系统中。在毫米波频段由于信号功率非常有限，对检波器的性能，如灵敏度、驻波比等提出了更高的要求。利用

5、低势垒肖特基二极管检波时无需外加偏置电压，其灵敏度也非常高，并且频率响应快、动态范围大、宽频带、机械性能好，因而得到了广泛的应用。1检波器的电路设计检波器的电路设计取决于许多参数之间的权衡考虑，其中包括工作频率、带宽、灵敏度、动态范围和温度范围。本文介绍的检波器直接检测毫米波信号功率大小，输出直流信号，整个电路主要由波导到微带的过渡、输入阻抗匹配网络和低通滤波器等三部分组成，整个电路制作在一块软基片上。1.1波导到微带的过渡波导到微带的过渡要求传输损耗低，驻波小，回波损耗小，应有足够的频带宽度，并且

6、结构简单，加工和安装容易。综合上述考虑，矩形波导到微带的过渡采用对极鳍线来实现。鳍线渐变段选择余弦平方渐变曲线。对极鳍线到微带过渡较难进行等效电路分析，而通过三维电磁场分析，能得到理想的尺寸。为了更准确地得到过渡性能结果，可把一对对极鳍线波导-微带过渡放于CST软件中进行仿真优化，对称结构如图1所示。其中，过渡总长以及谐振区内的金属块与鳍间的距离对过渡性能有较大影响。一般说来，过渡的长度越长，反射系数越小，可在允许的反射系数下获得最短的过渡长度。在Ka频段，可用于工程设计最短[1]过渡长度大约为10

7、mm。而金属块与鳍间的距离大小对传输性能影响不大，但对回波损耗有明显的影响。在CST中的仿真优化的结果如图2所示。由仿真结果可以看出在所需频段33～37GHz范围内，传输性能平坦，插损小于0.3dB，回波损耗小于−10dB。收稿日期：2006−04−30作者简介：胡皓全(1964−)，男，硕士，教授，主要从事电磁兼容、微波与毫米波电路方面的研究.第3期胡皓全等:Ka波段微带检波器设计325介质基片上表面金属介质基片下表面金属图1CST软件中仿真的对称结构10100S210S11−10−10−20S1

8、1/dB/dB/dB/dB−20S11S211121−30SS−30−40S21−50−40−60−5025303540020406080100f/GHzf/GHz图2背靠背对极鳍线过渡仿真结果图3滤波器仿真结果1.2低通滤波器的设计毫米波信号通过检波管产生直流和谐波信号，由于要求输出为直流，所以需对基波和谐波进行抑制。这里的谐波只需考虑2次谐波即可，因为高于2次的谐波信号其幅度已非常小，相比直流信号完全可以忽略。本文采用高低阻抗低通滤波器形式，由于频段较高，在ADS