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低噪声放大器是决定射频接收机灵敏度的关键器件,它主要放大射频接收机天线上接收的小信号,同时减小噪声干扰。低噪声放大器工作时所处的电磁环境越复杂,低噪声放大器中半导体器件所受到电磁干扰的可能性就越大。高功率电磁脉冲极易通过天线耦合进入射频接受机前端,并导致低噪声放大器功能紊乱或者失效甚至永久性的物理损伤,因此低噪声放大器的电磁加固防护设计越来越引起人们的关注。微波限幅器是保护射频接收机前端中低噪声放大器免受大功率信号损伤的常用器件,本论文选择PIN二极管无源限幅器作为研究对象,通过改变限幅电路结构和使用不同类型限幅二极管的方法优化限幅器的性能。论文的主要研究工作和结论如下:(1).运用ADS软件构建了限幅电路,通过S参数仿真、谐波平衡仿真和瞬态仿真分别对小信号注入、连续波注入和脉冲注入时限幅电路的性能进行了研究。在限幅电路优化过程中,用PIN对管代替电感线圈提供直流回路来提高了限幅电路的功率容量;采用肖特基二极管更换PIN二极管的方法减小了限幅电路的尖峰泄漏能量和响应时间;采用级联限幅结构的方法进一步提高了限幅电路的功率容量和隔离度。最终设计了限幅性能最优的三级混合对管限幅电路,并通过调整微带线几何尺寸进一步优化了限幅电路的限幅性能。将三级混合对管限幅电路优化后的限幅指标与几种商用微波限幅限幅器性能进行了对比,结果表明设计的限幅电路性能优良。(2).研究了PIN限幅器输出功率曲线中出现的Kink Effect。论文中简要分析了该效应的产生原因,并对影响Kink Effect的因素进行了研究。研究表明限幅电路中限幅二极管种类不同,出现Kink Effect所对应的输入功率值不同;限幅电路的级联级数不同,输出功率曲线上出现Kink Effect的次数不同;电路结构不同,Kink Effect发生时对应的输入功率不同。(3).运用控制变量法研究了PIN二极管的I层厚度、温度和高功率微波(HPM)信号的功率、频率、脉宽、上升沿时间等因素对单级PIN对管限幅电路限幅性能的影响。研究表明PIN二极管的I层厚度大,限幅电路的功率容量大但是尖峰泄漏能量多;PIN二极管结温升高,限幅电路的限幅性能增强,尖峰泄漏性能受温度影响较小;注入信号的功率越大,电路尖峰泄漏峰值功率和尖峰泄漏能量越大;考虑工作频带内信号频率对限幅性能影响时必须结合注入信号的功率;HPM的脉冲宽度和上升沿延时间对电路的尖峰泄漏性能影响很小。论文研究结果对实际中限幅器设计和提高限幅器性能具有一定的指导意义。