ADS2011宽带检波器的设计仿真 文献综述.docx

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ADS2011宽带检波器的设计仿真+文

献综述

摘要微波检波器是微波技术中常规部件之一，在微波信号检测、自动增益控制、功率探测、稳幅的应用中是关键性部件，被广泛应用于微波辐射计、矢量网络分析仪、六端口网络、微波瞬时接收机、微波遥感导引头、地面标杆车等整机系统中。

本文主要介绍了c波段的宽带微波检波器的设计研究。

首先，本文简要介绍了微波检波器的应用背景，介绍了多种微波检波器的构成以及国内的研究发展状况，并描述了本设计的目标。

然后，本文详细介绍了宽带检波器的基本原理和主要技术指标。

其次，本文重点介绍了宽带检波器的电路设计。

工作频率为4〜8GHz。

利用ADS2011进行电路设计和仿

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真。

最后，总结全文工作，并提出待进一步研究的问题。

7777

关键词微波检波器宽带ADS2011

毕业设计说明书（论文）外文摘要

TitleDesignofBroadbandDetector

Abstract

Microwavedetectorisoneoftheregularcomponentsinthemicrowavetechnologyandit’sthekeycomponentinmicrowavesignaldetection,AGC,powerdetectionandtheapplicationofamplitudestability.It’swidelyusedinwholesystems,suchasmicrowaveradiometer,vectornetworkanalyzer,six-portautomaticnetworkanalyzer,microwaveinstantaneousreceiver,microwaveremotesensingseekerandgroundbenchmarkingcar.

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ThispaperdescribesthedesignoftheC-bandbroadbandmicrowavedetector.

First,thispaperbrieflydescribestheapplicationbackgroundofthemicrowavedetectoranddescribesthecompositionofavarietyofmicrowavedetector,anddescribestheobjectivesofthisdesign.

Second,thispaperdetailsthebasicprinciplesandmaintechnicalindicatorsforthebroadbanddetector.

Thenthispaperfocusesonthecircuitdesignofthebroadbanddetector.Theoperatingfrequencyis4~8GHz.ThecircuitdesignandsimulationarebasedontheuseofADS2011.

1.2微波检波器的种类

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微波检波器在实际应用中主要分为两类用途：

一类是微波测量设备中的微波信号检测器，以同轴和波导结构为主；另一类是微波电路中的专用指示器，通常是微带电路，和别的电路集成为一个整体，两类应用的电性能指标有许多共同之处，按不同性能可以分为以下几种：

高灵敏度窄带检波器

这种检波器采用匹配电路把二极管阻抗变换至50Ω,如图1（a）所示，这些匹配电路属于无损耗电抗网络，所以必然是窄带检波器（典型值小于10%）,在窄带带宽范围内可获得高灵敏度和低驻波比。

宽带检波器

为了实现宽带检波器，匹配电路必须在整个带宽范围内把二极管阻抗变至标称50Ω,这通常导致较低的灵敏度和较高的驻波比，可以把匹配电路设计成使二极管在低频端失配，以补偿二极管灵敏度的变化，但所得到的驻波比很高，这种设计对源阻抗变化

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是敏感的O

平坦检波器

为了实现低驻波比的宽带检波器采用图1（b）所示的检波器，50&Omcga;电阻使灵敏度有所损失，但在大宽带范围内给出良好的驻波比，可以用较大的电阻值来折中选择带宽和灵敏度，这种检波器的典型灵敏度为ImV/uW。

温度补偿检波器

如图1-1（c）所示，可以用一正匹配二极管来抵消检波器的温度变化，由于Rj,的变化引起的电压灵敏度的变化是被与之匹配的二极管中相同的变化所抵消。

图1-13）高灵敏度窄带检波器（b）平坦检波器⑹温度补偿检波器

1.3微波检波器的发展情况

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上海航天局新亚无线电厂的张治平研制了一种宽带微波检波器，采用混合集成工艺，用热压键合的方法把低势垒肖特基检波二极管的管芯焊接在微带电路上。

整个电路制造在一个4mm×12mm×0.3mm的三氧化二铝陶瓷基片上，并安装在一个圆柱型8.5mm×35mm金属盒体内。

射频联接应用SMA接头，配有SMA-N型转换接头。

为了获得平坦的频率响应和低的输入驻波比,采用了一个R-L并联支路和“T”型匹配网络，从而使检波器在0.01〜18GHz频带内驻波比＜1.5,频率响应起伏V&plusmti;0.5dB,采用的R-L并联支路和“T”型网络亦可用于其他微波电路，以改善微波部件的性能。

该检波器电气性能已达到国外同类产品的先进水平。

桂林电子科技大学的景洪等人研制了一种基于微带混合电路技术的高速、宽动态范围检波器。

仿真设计了带宽为5.6〜13.8GHz的宽带带通滤波器和3GHz的宽阻带低通滤波器作为检波器的输入输出电路，检波

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管采用了MSS20-141-B10D肖特基低势垒二极管，该检波器可以对6〜12GHz频段内、功率为-8〜16dBm脉冲调制信号进行检波，灵敏度动态范围约25dB,响应时间小于3~4ns。

该检波器结构简单，检波波形完整稳定，失真较小，具有一定的实用价值。

该检波器的设计是以易于加工和结构稳定性为主，若选择高介电常数和低损耗材料，则检波器还可以在小型化，高灵敏度方面有所提高。

电子科技大学863强辐射重点实验室的董俊等人研究和设计了一种W波段的检波器。

该检波器中心频率为94GHz,带宽为4GHz,检波器输入端口为WR10标准矩形波导，输出为SMA接头，通过脊鳍线渐变的方式实现波导到微带的过度。

设计出的检波器为负向检波，当输入功率为-20dBm时，在中心频率处测得的电压灵敏度大于320mV/mW,当输入功率为15dBm时，输出电压大于HOOmVo该设计使用三维电磁仿真软件HFSS以及高频电路仿真软件ADS设计W波段微带检波器，其结构简单易加工，具有一定的实用价值。

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电子科技大学和中国电子科技集团公司第十研究所的方勇等研制了一种Ka波段宽带、大动态平方律检波器。

设计该检波器时，选用了Avagotech公司的HSCH9161肖特基零偏置二极管，工作频率高达110GHz。

通过理论分析和模拟仿真得到，当射频阻抗等于二极管动态电阻的14%时，检波器的平方律动态范围最大；实测数据表明检波器在26.5〜40GHz宽带范围内、300KHZ视频带宽下的平方律动态范围可以达到29〜32dB,达到了较宽的频率带宽和平方律工作动态，验证了理论分析的正确性。

还有一种方法是对常见的高低阻抗低通滤波器的结构改进。

该方法一方面将原来直线连接的高阻抗线和低阻抗线转化为90°直角相连接，利用直角拐角的不连续性产生寄生参量对阻带远端由高次谐波产生的寄生通带进行抑制，同时极大地缩小了低通滤波器的体积；另一方面，将低通滤波器中的部分传输线用与其等效的T形节替代，实现了带阻滤波器嵌入到低通滤波器内部，既对阻带近端由低次谐波产生的寄生通带进行抑制，又不影响低通滤波器的通带内性能。

改

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进后的新结构电路设计简单且易于平面电路实现，达到了低用滤波器小型化、低损耗、超宽阻带的优异性能。

宽带滤波器采用串联电抗器和调谐滤波器相结合的方法，较好地满足了低压系统谐波抑制的要求，同时,串联电抗器的岑在减小了上游谐波电流进入滤波器，保证滤波器不会发生过流问题。

另一方面，串联电抗器和并联电容器组合使用，可以调节母线电压，平衡系统的无功功率，不会出现无功过补的问题。

但是传统的低通宽带滤波器会引起负载端谐波电压畸变，使负载工作不稳定。

有一种优化设计，可以减小滤波器输出端畸变，减小对负载的影响。

这种设计将串联电抗器带来的直流压降和由于换相过程带来的阻容吸收回路功率增加问题进行综合考虑，较好地实现了滤波器参数的优化。

总之，随着微波技术的发展需求，检波器的设计愈发小型化，设计方法也与日俱增，而设计具体的检波器需要具体问题具体分析，这样才能使设计达到完美的效果。

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1.4设计的内容和目的

1.4.1设计内容

本文围绕着宽带检波器理论，主要做了以下工作：

I滤波器、匹配网络等模块的理论分析与电路仿真设计；

n宽带检波器的整体电路设计与优化；

ADS2011宽带检波器的设计仿真+文献综述⑸: