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1.3 国内外研究动态 3
1.4 论文主要内容 4
2 PIN 限幅器理论研究5
2.1 PIN 限幅器限幅效应介绍 5
2.2 PIN 限幅器限幅原理 6
2.3 PIN 电路模型建立 8
3 PIN 限幅器高功率微波效应研究 10
3.1 I 层厚度对 PIN 限幅器效应影响 10
3.1.1 芯片介绍 11
3.1.2 ADS 电路模型建立 12
3.1.3 仿真数据和分析 16
3.1.4 本节总结 24
3.2 功率对 PIN 限幅器效应影响 25
3.2.1 不同功率下电路模型仿真 25
3.2.2 本节总结 29
3.3 频率对 PIN 限幅器效应影响 29
3.3.1 不同频率下电路模型仿真 29
3.3.2 本节小结 31
3.4 前沿对 PIN 限幅器效应影响 32
3.4.1 频率对 PIN 限幅器效应影响 32
3.4.2 本节小结 34
结论 35
致谢 37
参考文献38
1 引言 近年来随着各种军事和民用的应用需求不断增大，高功率微波（HPM）越来越受到各界的关注，进入了快速发展的阶段。HPM指由化学能或电能转换成的非核高功率射频场(窄带或宽带辐射)。在无线通讯中，只有将发射信号放大至足够高的功率再经发射天线发送，才能保证足够远的传输距离和理想的通信质量。而在军事应用方面，HPM 特指频率在1GHz～300GHz 之间，功率约1000MW～100GW。当功率密度超过 1000W／ 时，可在瞬间摧毁各种电子设备，甚至引爆炸弹、导弹等。HPM 一直都是各国关注和研究的热点，除了在雷达系统的广泛应用，采用 HPM 的武器能够迅速对敌方的雷达系统、火控系统以及通信系统造成破坏。另外，HPM 技术在空间无线能源传输、大气臭氧层治理和人造电离层等领域也有非常广阔的发展前景。 但是HPM对射频接收机的射频前端具有很大的危害性，目前被广泛应用的PIN二极管限幅器，是保护功率敏感器件不被强电磁脉冲损坏的重要部件。对其瞬态响应特性进行多角度的分析和讨论，是当前通信安全技术领域研究的热点，对提高通信系统的抗损毁性具有重要的影响。 本文通过对 PIN限幅器效应模拟与实验研究，给出了限幅器重要物理特性，总结了尖峰泄漏功率、脉宽、前沿等机理规律，并测试了I层与尖峰泄漏过渡到平顶泄露的响应时间，功率等的内在关系，对PIN二极管限幅器的选择有一定的帮助和引导作用。
1.1 研究背景 限幅器属于微波控制器件，雷达通信中常将其用于微波信号接收机前端，防止大功率信号对具有高灵敏度的低噪声放大器及其它接收元件的毁坏。PIN二极管限幅器是利用高功率电导率调制效应进行限幅，由于 PIN二极管具有插入损耗小、反应迅速、恢复时间短、承受功率容量大、可用较小的直流偏置控制较大功率的微波毫米波信号等特点，被广泛应用于平面限幅器研究中,几乎所有的微波毫米波限幅器都采用 PIN管。目前有关PIN二极管限幅器方面的研究也日趋多样化，对通信行业的发展有深远意义文献综述。 在雷达前端系统中, 除气体放电 T /R 管之外,限幅器是保护后面灵敏接收机电路不被自身发射脉冲泄漏功率和其它临近大功率微波信号造成损伤的唯一器件。但PIN限幅器具有一定的响应时间, 在达到稳定限幅功能之前, 有一个较大的微波脉冲功率可漏过限幅器, 即尖峰泄漏现象。在雷达系统中, 防止尖峰泄漏功率对电子设备的损伤是重要的研究课题之一。因此研究尖峰泄漏的物理机制与规律特性对于改进 PIN 限幅器的性能, 提高雷达电子系统的抗毁性具有重要意义。