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高频前端是毫米波单脉冲寻的系统中的关键部件,其频带宽度、噪声系数、开关速率和通一断隔离度、通道的幅度、相位一致性和通道问的隔离度等技术指标,直接影响到系统的作用距离,分辨率等各项性能和测量精度。
本文首先分析了单脉冲导引头对毫米波高频前端主要性能指标的要求。根据Ka波段单脉冲导引头的总体要求,确定了Ka波段毫米波集成前端方案,并进行了指标的分配和计算。
本文将神经网络方法应用于键合金丝互连的散射参数提取,利用少量的FDTD全波分析结果作为神经网络的训练样本,然后利用神经网络模型计算了不同拱高、微带间隙和频率时的电路散射参数,并与FDTD全波分析的结果进行了比较。将神经网络模型计算的结果与实际测试的结果进行比较分析。为单元电路和前端整体电路的设计提供准确的散射参数模型。
本文针对前端微带电路封装屏蔽盒中存在的高次模式的场分布和传输特性,提出了在封装屏蔽盒中抑制高次模式影响的方法,对所提出的接地隔墙和非接地隔墙的结构进行了分析计算和设计。对吸收材料用于封装微带线吸收、隔离高次模式的方法进行了研究,计算了不同厚度下吸收材料对高次模的吸收隔离效果。
本文提出了一种新型毫米波集成波导微带转换,由一圆形微带谐振器、微带共面波导探针组成,集成于单层微带基片。对该转换器进行了全波分析计算、仿真优化和设计。对实物进行了测试,实验结果与仿真计算吻合,在Ka波段在1GHz频带内,该波导微带转换具有较低的插入损耗(<0.4dB)和反射损耗(<-14dB)。与前端电路集成在同一微带基片,具有结构简单、重复性好、工艺可控制等特点,满足了前端电路的使用要求。
本文在分析一分三路60°扇形微带功分电路基础上,提出了中间开槽的方法提高隔离度的措施,设计的新型功分器电路具有宽频带、低回波损耗、功分一致性好的特点,三路本振之间的隔离度提高了6dB,应用于前端电路有效的提高了通道隔离度。
本文对前端中收发隔离开关、低噪声放大器、混频器、本振功率分配器、隔直滤波电路等主要单元电路进行了分析设计。研制了用于Ka波段单脉冲寻的系统的毫米波集成接收前端,并对实物进行了测试,主要测试结果为,总噪声系数小于4.5dB,镜频抑制:≥15dB;开关时间:≤50ns:开关隔离度:≥30dB;开关承受能力:37dBm(峰值),33dBm(连续);三路之间的相互隔离度:≥32dB;三路间的幅度不一致性:≤2dB。性能指标满足了系统总体的使用要求。