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W波段PIN管开关

作　者: 雷闻章
导　师: 徐锐敏
学　校: 电子科技大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 毫米波开关单刀单掷单刀双掷鳍线级联
分类号: TM564
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 63次
引　用: 1次
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内容摘要

毫米波开关广泛运用于雷达、通信、导航、测量、电子对抗等领域,在毫米波系统的控制中起着核心作用,PIN管开关具有结构简单、体积小、性能高、成本低等优点,在毫米波开关中占有极其重要的地位,研究毫米波PIN管开关具有重要意义。本文针对开关指标中低插损、高隔离要求,基于转移矩阵和单侧鳍线理论,采用矩形波导等效模拟方法对鳍线结进行讨论；采用多个PIN管级联的方法,对实现开关的低插损和高隔离效果作了深入研究,并使用滤波器法成功设计出W波段单刀单掷和单刀双掷开关。其测试结果显示,单刀单掷开关在90GHz-95GHz内,插入损耗低于2.5dB,隔离度高于35dB；采用Y型结鳍线设计的单刀双掷开关在90GHz-95GHz内,插入损耗低于5.5dB,隔离度高于24dB；而采用渐变Y型结鳍线结构设计的单刀双掷开关在90GHz-95GHz内,插入损耗低于3.9dB,隔离度高于33dB,同传统Y型结鳍线开关相比,性能有明显的提升。此外,使用MMIC开关芯片,采用微带探针过渡结构,成功制作出芯片集成单刀双掷开关,测试结果显示,在80GHz-98GHz内,插入损耗低于3.5dB,隔离度高于35dB。并使用三个芯片集成单刀双掷开关构成开关组,在多通道系统中起到关键的控制作用。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-20
  1.1 课题研究目的及意义  9-10
  1.2 毫米波开关发展动态  10-17
    1.2.1 毫米波开关分类  10-11
    1.2.2 毫米波开关的发展趋势  11-17
  1.3 论文主要内容  17-20
第二章基本理论  20-45
  2.1 PIN二极管基本理论  20-29
    2.1.1 本征层电荷控制与电流  21-22
    2.1.2 各种偏压下的PIN管特性  22-25
    2.1.3 PIN二极管的等效电路  25-28
    2.1.4 PIN二极管的主要参数  28-29
  2.2 PIN二极管开关工作原理  29-32
    2.2.1 单刀单掷开关(SPST)工作原理  29-30
    2.2.2 单刀双掷开关(SPDT)工作原理  30-32
  2.3 开关主要技术指标及改善方法  32-41
    2.3.1 隔离度和插入损耗  32-34
    2.3.2 功率容量  34
    2.3.3 开关时间  34
    2.3.4 隔离度改善方法  34-41
  2.4 鳍线介绍  41-45
    2.4.1 鳍线特性  41-42
    2.4.2 鳍线经验公式  42-44
    2.4.3 鳍线至波导的过渡设计  44-45
第三章 W波段单刀单掷开关  45-63
  3.1 电路基本结构  45-46
  3.2 电路设计  46-58
    3.2.1 槽缝宽度  46-47
    3.2.2 波导-鳍线过渡结构设计  47-49
    3.2.3 偏置电路的设计  49-50
    3.2.4 二极管数量及间距选取  50-53
    3.2.5 高隔离设计及全局仿真  53-58
  3.3 单刀单掷开关加工及测试  58-63
    3.3.1 开关实物加工  58-59
    3.3.2 开关实物测试  59-63
第四章 W波段单刀双掷开关  63-97
  4.1 电路基本结构  63-64
  4.2 Y型结电路分析  64-67
  4.3 电路结构设计  67-77
    4.3.1 Y型结鳍线设计  67-69
    4.3.2 二极管放置位置选取  69-71
    4.3.3 二极管数量及间距选取  71-72
    4.3.4 偏置电路的设计  72-74
    4.3.5 高隔离设计及全局仿真  74-77
  4.4 单刀双掷开关加工及测试  77-81
    4.4.1 开关实物加工  77-78
    4.4.2 开关测试结果  78-80
    4.4.3 方案结果分析  80-81
  4.5 方案改进及加工测试  81-87
    4.5.1 方案改进  81-83
    4.5.2 改进方案实物加工  83-84
    4.5.3 改进方案实物测试  84-87
  4.6 芯片方案的设计和加工测试  87-93
    4.6.1 芯片选取  87-88
    4.6.3 开关电路形式  88-89
    4.6.4 波导-微带探针过渡结构  89-90
    4.6.5 开关实物加工  90-91
    4.6.6 开关实物测试  91-93
  4.7 开关组设计及测试  93-97
    4.7.1 开关组的设计  93-94
    4.7.2 开关组测试  94-97
第五章总结  97-99
致谢  99-100
参考文献  100-103
攻硕期间取得的研究成果  103

W波段PIN管开关

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