K波段多通道辐射计前端关键技术研究

发布时间：2020-04-28 21:38

【摘要】：近年来全球气候变暖导致恶劣天气频发,实时天气预报以及人工影响天气对预防灾害有极大帮助。传统的探测手段主要以探空气球为主,然而这种方式又会受制于空间范围和使用时间等诸多因素。地基微波辐射计是观测对流层大气水汽、温度和云等大气参数的新型设备,不但可以填补传统大气探测资料的遗漏,摒弃常规大气探测在应用中表现出的多种局限性,而且还能够得到大气结构等方面有价值的气象资料,是大气探测的重要仪器。因此,本文选择对K(22GHz~32GHz)波段辐射计前端的关键器件——SPST开关、分路器、检波器进行研究。本文先对全功率辐射计进行理论研究,结合项目要求提出多通道并行方案,并对方案的实用性和优劣进行了讨论。在完成方案的基础上对各模块进行指标确定,最终对方案中的关键器件进行研究。定标是辐射计进行精确测量的必要环节。本次方案内部集成定标,通过SPST开关控制定标噪声源的注入,其中SPST开关是在提取PIN二极管参数后进行宽带匹配设计。实测结果表明SPST开关在21GHz~33GHz频段内插损小于0.5dB,隔离度大于25dB。本文设计了波导到同轴的过渡来实现对关键器件的测试。两过渡背靠背对接测试结果表明在20GHz~34GHz内插损小于0.5dB,反射损耗大于18dB。因此,此同轴波导过渡可以用于测试开关和分路器。本论文多通道并行结构采用分路器来实现。采用6个分路器组合成1分7的分路器来降低设计的工程难度。文中采用带通滤波器和低通滤波器来解决宽频带分路器的难点。最终测试分路器在低频段插损0.9dB,高频段插损1.6dB。本辐射计的并行结构使得每个通道都单独检波。由于无法确定检波二极管的准确参数,故先设计一版然后提取二极管在K波段的参数再进行精确设计。为了使检波器性能最佳,本次设计分两个频段进行,前4个通道共用一种检波,后3个通道共用另一种检波。测试结果显示两类检波器在所在频段内电压灵敏度大于10000mV/mW,在1.2kHz视频带宽下切线灵敏度约-60dBm。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P407.7

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