雷达接收机的高功率微波非线性效应研究

发布时间：2020-10-27 10:22

　　 电磁环境的日益复杂,尤其是高功率微波等强电磁脉冲环境的出现,使得电子设备变得愈发脆弱。为了防止高功率微波脉冲对电子设备的正常工作带来影响,需要进行高功率微波对典型电子设备的效应研究。高功率微波可直接作用于雷达接收机的射频前端,产生非线性效应,对雷达系统的正常工作带来威胁。因此研究雷达接收机系统的高功率微波非线性效应可以为雷达系统的防护和加固提供依据。本文在对常用的雷达接收机体制进行分析的基础上,选取了具有典型性和普遍性的超外差式雷达接收机作为研究对象,对雷达接收机的高功率微波耦合通道进行了分析,将耦合通道中核心防护器件PIN限幅器和最敏感器件低噪声放大器作为器件级非线性效应的重点研究对象,并对它们的特征参数进行了分析。文中研究了器件的建模方法,为PIN限幅器和低噪声放大器建立了适用于高功率微波效应研究特点的等效电路模型,并进行了仿真和实验比对,获取了 PIN限幅器的效应脉冲展宽随注入脉冲脉宽和功率的增大而增大的规律认识:而低噪声放大器效应脉冲的展宽会随着注入脉冲功率的增大而增大,但随着注入脉冲的宽度的变化无明显规律。根据数据仿真和实验结果,对效应机理进行了简单的分析。根据器件和组件的高功率微波非线性效应结果,开展了高功率微波对典型接收机前端模拟系统的效应实验,并对系统的实验结果进行了分析。系统级的效应实验结果和器件、组件的非线性效应研究结果具有较好的一致性。论文由器件到系统循序渐进的展开高功率微波的效应研究,获得了部分效应规律,给出了比较合理的机理解释,明确了电路的薄弱环节,为雷达系统的加固和防护研究提供了一些参考。
【学位单位】：中国工程物理研究院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN957.5
【部分图文】：

影响的器件，因此本文将ＰＩＮ限幅器作为研宄重点之一。??ＰＩＮ二极管限幅器主要包括两个部分：ＰＩＮ二极管与扼流线圈，而ＰＩＮ二极管??是一种微波半导体控制器件。如图２－４所示为ＰＩＮ限幅二极管的主视图和侧视图。??当高功率微波脉冲通过时，ＰＩＮ二极管中会出现以下现象：在射频信号的正半周内，??微波大电流使载流子在Ｐ区和Ｎ区的边界注入，大量的载流子进入Ｐ区和Ｎ区之??间的Ｉ层，但当射频电压反向时，并非所有注入的载流子全部耗尽，而有一部分进??入继续留在Ｉ区，在一段时间后Ｉ区会形成一个稳定的分布，此时ＰＩＮ限幅器会由??高阻态变为低阻态。当入射功率很低时，正半周注入的载流子会在负半周被完全??耗尽，Ｉ区就不会存留电子和空穴，ＰＩＮ二极管表现为持续性的高阻态。在ＰＩＮ二??极管正常情况下，ＰＩＮ限幅器不会改变输入信号的特性；当经过ＰＩＮ限幅器的微??波脉冲功率足够高时

?ＰＩＮ限幅器二极管展开研宄，它具有非常典型的台面结构，主要用于射频和通信系??统接收机无源保护电路。其输入输出特性曲线如图２－５所示。??—Ｌｉｍｉｔｅｒ?Ｏｕｔｐｕｔ?－－?Ｐｉｎ－ＩＬ??２０?????ｒ???????，４１１?／??／?Ｌｉｍｉｔｉｎｇ?／??＾?１５?－?Ｌｏｗ－＾＾＝＾＝－?（ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ??１—－卜—??爸?Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ?，?Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ?Ｌｏｓｓ?／??ｔｒ?Ｌｏｓｓ?／?Ｊ??§?１〇?Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ?Ｊ＿＿一?????????＊５?ｆ?Ｌｉｍｉｔｅｒ?Ｄｉｏｄｅ?Ｓａｔｕｒａｔｅｄ??／?（Ｍａｘｉｍｕｍ?Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ?Ｌｏｓｓ）??ｏ?５——／－???????〇ｍＴＴＴＴＭ??０?５?１０?１５?２０?２５?３０?３５?４０?４５??Ｉ叩ｕｔ?Ｐｏｗｅｒ?（ｄＢｍ｝??图２－５限幅器输入输出特性曲线??高功率微波在作用于ＰＩＮ限幅器时，会引起限幅器一些特征指标的改变，以??下为限幅器的一些重要特征指标：??（１）

Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ??图２－６典型射频前端的微波电路图??图２－６为典型射频前端的微波电路图。低噪声放大器作为雷达接收前端的核心??部件，为了实现相应功能必须考虑包括增益稳定性、动态范围以及其匹配性在内??的诸多因素。通常这些因素之间会相互影响，低噪声放大器才变得更加敏感。??以下为低噪声放大器的主要特征参数：??（１）噪声系数（ＮＦ）??１２??
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本文编号：2858391