【摘要】：近年來全球氣候變暖導致惡劣天氣頻發(fā),實時天氣預報以及人工影響天氣對預防災害有極大幫助。傳統(tǒng)的探測手段主要以探空氣球為主,然而這種方式又會受制于空間范圍和使用時間等諸多因素。地基微波輻射計是觀測對流層大氣水汽、溫度和云等大氣參數(shù)的新型設(shè)備,不但可以填補傳統(tǒng)大氣探測資料的遺漏,摒棄常規(guī)大氣探測在應用中表現(xiàn)出的多種局限性,而且還能夠得到大氣結(jié)構(gòu)等方面有價值的氣象資料,是大氣探測的重要儀器。因此,本文選擇對K(22GHz~32GHz)波段輻射計前端的關(guān)鍵器件——SPST開關(guān)、分路器、檢波器進行研究。本文先對全功率輻射計進行理論研究,結(jié)合項目要求提出多通道并行方案,并對方案的實用性和優(yōu)劣進行了討論。在完成方案的基礎(chǔ)上對各模塊進行指標確定,最終對方案中的關(guān)鍵器件進行研究。定標是輻射計進行精確測量的必要環(huán)節(jié)。本次方案內(nèi)部集成定標,通過SPST開關(guān)控制定標噪聲源的注入,其中SPST開關(guān)是在提取PIN二極管參數(shù)后進行寬帶匹配設(shè)計。實測結(jié)果表明SPST開關(guān)在21GHz~33GHz頻段內(nèi)插損小于0.5dB,隔離度大于25dB。本文設(shè)計了波導到同軸的過渡來實現(xiàn)對關(guān)鍵器件的測試。兩過渡背靠背對接測試結(jié)果表明在20GHz~34GHz內(nèi)插損小于0.5dB,反射損耗大于18dB。因此,此同軸波導過渡可以用于測試開關(guān)和分路器。本論文多通道并行結(jié)構(gòu)采用分路器來實現(xiàn)。采用6個分路器組合成1分7的分路器來降低設(shè)計的工程難度。文中采用帶通濾波器和低通濾波器來解決寬頻帶分路器的難點。最終測試分路器在低頻段插損0.9dB,高頻段插損1.6dB。本輻射計的并行結(jié)構(gòu)使得每個通道都單獨檢波。由于無法確定檢波二極管的準確參數(shù),故先設(shè)計一版然后提取二極管在K波段的參數(shù)再進行精確設(shè)計。為了使檢波器性能最佳,本次設(shè)計分兩個頻段進行,前4個通道共用一種檢波,后3個通道共用另一種檢波。測試結(jié)果顯示兩類檢波器在所在頻段內(nèi)電壓靈敏度大于10000mV/mW,在1.2kHz視頻帶寬下切線靈敏度約-60dBm。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P407.7

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本文編號：2643891