V波段多通道輻射計前端關鍵技術研究.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造成壓力展寬效應，而這種效應使

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 波段多通道輻射計觀測大氣的這一強吸收帶，可以反演出大氣的溫度廓線，是中小尺度天氣實時監(jiān)測、預報的一種重要手段。因此，本文針對 V 波段多通道輻射計前端做了如下幾方面關鍵技術的研究。 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，研究了波導到共面波導的過渡。出于整體結構方面的考慮，分別設計了波導到共面波導的 E 面過渡和 H 面過渡， 并將兩種過渡做成背靠背結構集成在

4、一個模塊中。測試結果顯示，在 V 波段全頻段內，背靠背過渡結構（包含中間的一段 6.6mm 長度的共面?zhèn)鬏斁€）的反射系數低于-13dB，插入損耗小于 1.1dB。 輻射計前端多個通道的分隔需要用分配網絡實現。當兩個需要分隔的通道沒有頻段重疊時，分配網絡考慮使用分路器；若有重疊頻段，分配網絡則考慮使用魔 T 并在其兩平分臂后分別加濾波器的形式實現。 針對需要的 50-60GHz 頻段， 本文仿真設計了一個寬帶魔 T，仿真結果顯示，在 50

5、-65GHz 的頻段內，各端口反射系數小于-20dB，兩平分臂隔離度大于 28dB。分路器采用 H 面 T 接頭連接兩個波導膜片濾波器的結構實現，仿真結果顯示，兩個通道內的反射基本小于-15dB，兩通道中心頻點的隔離度超過 40dB。 針對用于校準的噪聲注入模塊，設計了 V 波段單刀單擲開關。通過在 HFSS中建立 PIN 管的簡化物理模型并反復提取參數，設計出的開關可以實現在50-65GHz 的頻段內插入損耗小于 1dB，隔離度大于