V波段多通道輻射計(jì)前端關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、 RESEARCH ON THE KEY TECHNOLOGY OF V-BAND MULTI-CHANNEL RADIOMETER FRONT-END A Master Thesis Submitted to University of Electronic Science and Technology of China Major:Electromagnetic Field & Microwave Technology Au

2、thor: Zhen Sun Advisor: Yonghong Zhang School: School of Electronic Engineering of UESTC摘要 I 摘 要 氧分子以及水汽分子的諧振吸收作用會(huì)對在大氣中傳播的毫米波造成較大的衰減。其中，氧分子在 50-70GHz 之間分布有很多諧振吸收線。低層大氣的高氣壓會(huì)造成壓力展寬效應(yīng)，而這種效應(yīng)使

3、很多諧振吸收線相互疊加形成了連續(xù)的吸收帶。利用 V 波段多通道輻射計(jì)觀測大氣的這一強(qiáng)吸收帶，可以反演出大氣的溫度廓線，是中小尺度天氣實(shí)時(shí)監(jiān)測、預(yù)報(bào)的一種重要手段。因此，本文針對 V 波段多通道輻射計(jì)前端做了如下幾方面關(guān)鍵技術(shù)的研究。 針對需要使用端口為共面線的微波單片集成電路搭建混合集成模塊的情況，研究了波導(dǎo)到共面波導(dǎo)的過渡。出于整體結(jié)構(gòu)方面的考慮，分別設(shè)計(jì)了波導(dǎo)到共面波導(dǎo)的 E 面過渡和 H 面過渡， 并將兩種過渡做成背靠背結(jié)構(gòu)集成在

4、一個(gè)模塊中。測試結(jié)果顯示，在 V 波段全頻段內(nèi)，背靠背過渡結(jié)構(gòu)（包含中間的一段 6.6mm 長度的共面?zhèn)鬏斁€）的反射系數(shù)低于-13dB，插入損耗小于 1.1dB。 輻射計(jì)前端多個(gè)通道的分隔需要用分配網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)兩個(gè)需要分隔的通道沒有頻段重疊時(shí)，分配網(wǎng)絡(luò)考慮使用分路器；若有重疊頻段，分配網(wǎng)絡(luò)則考慮使用魔 T 并在其兩平分臂后分別加濾波器的形式實(shí)現(xiàn)。 針對需要的 50-60GHz 頻段， 本文仿真設(shè)計(jì)了一個(gè)寬帶魔 T，仿真結(jié)果顯示，在 50

5、-65GHz 的頻段內(nèi)，各端口反射系數(shù)小于-20dB，兩平分臂隔離度大于 28dB。分路器采用 H 面 T 接頭連接兩個(gè)波導(dǎo)膜片濾波器的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，仿真結(jié)果顯示，兩個(gè)通道內(nèi)的反射基本小于-15dB，兩通道中心頻點(diǎn)的隔離度超過 40dB。 針對用于校準(zhǔn)的噪聲注入模塊，設(shè)計(jì)了 V 波段單刀單擲開關(guān)。通過在 HFSS中建立 PIN 管的簡化物理模型并反復(fù)提取參數(shù)，設(shè)計(jì)出的開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)在50-65GHz 的頻段內(nèi)插入損耗小于 1dB，隔離度大于