[發明專利]一種基于雙平衡結構的寬帶微波窄脈沖調制器

有效

• 申請號: 202110231399.4
• 申請日: 2021-03-02
• 公開（公告）號: CN113098451B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 周翼鴻;徐浩于;汪海洋;李浩
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H03K5/04
• 分類號: H03K5/04;H03K7/08
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 鄧黎

本發明公開了一種基于雙平衡結構的寬帶微波窄脈沖調制器，屬于微波脈沖調制器領域。該結構包括介質基板、設置于介質基板中部的中頻輸入電路、以及設置于介質基板左右兩側的本振巴倫和射頻巴倫。本發明采用巴倫作為非平衡?平衡信號轉換結構，具有高隔離度、大動態范圍、超寬帶等優點；采用兩個巴倫與二極管電橋連接的形式對連續波信號進行脈沖調制，用以輸出高隔離度的微波脈沖信號。該微波窄脈沖調制器具有制作成本低、脈沖調制性能優良等優點。

技術領域

本發明屬于微波脈沖調制器領域，具體涉及一種基于雙平衡結構的寬帶微波窄脈沖調制器。

背景技術

微波信號源(微波信號發生器)是產生微波信號的儀器裝置，是構成現代微波系統和微波測量系統的最基本成分。它能夠產生不同頻率、不同幅度的微波正弦信號，其輸出信號的頻率、幅度和調制特性均可以在規定限度內進行調節。微波信號源的調制脈沖廣泛應用于脈沖體制雷達系統、粒子加速器、導引頭、射頻微波系統的測量與校準、微波通信收發機系統、電子對抗、生物醫學等領域。另外，以微波窄脈沖信號為基礎的“微波激勵熱聲成像”是目前生物醫學成像領域研究的一個熱點。成像分辨率與微波脈沖的寬度有直接的關系，研究發現,減小微波脈沖的寬度與提高微波脈沖的峰值功率都能改善成像分辨率、獲得更好的成像效果。同時，越窄的微波脈寬，具有越高的熱聲效應激發效率與越小的激發能量密度，對身體潛在的熱損傷越小。

目前國內外研究微波脈沖調制器的方向主要有兩種：一種是以追求高隔離度為目標，具有代表性的是以PIN二極管制成微波開關實現脈沖調制，這種脈沖調制器存在響應時間較長、調制脈沖重頻較低等不足。另一種是基于真空電子管的脈沖調制器，典型構造是預調制器給調制開關管傳輸推動脈沖功率，通過調制開關管控制微波管電子注的通斷而產生微波脈沖。在這一類經典調制器中，無論是軟性調制器、剛性調制器，亦或是線性調制器，都難以形成納秒級窄脈沖。另一方面，采用真空電子管，存在損耗高、龐大的驅動電路及冷卻麻煩等缺點。

發明內容

針對現有脈沖調制器的存在的缺陷，本發明提供了一種基于雙平衡結構的寬帶微波窄脈沖調制器，該微波窄脈沖調制器具有制作成本低、脈沖調制性能優良等優點。

本發明采用的技術方案如下：

一種基于雙平衡結構的寬帶微波窄脈沖調制器，包括介質基板、設置于介質基板中部的中頻輸入電路、以及設置于介質基板左右兩側的本振巴倫和射頻巴倫。

所述本振巴倫和射頻巴倫通過環形金屬接地板在介質基板背面形成共同地。

所述本振巴倫包括一個不平衡輸入端口P1，兩個平衡輸出端口P2、P3，所述射頻巴倫包括一個不平衡輸出端口P4，兩個平衡輸入端口P5、P6，其中，輸入端口P5設置于介質基板正面，輸入端口P6設置于介質基板背面，輸出端口P2向上彎折、并通過一個金屬化通孔引入到介質基板背面，輸出端口P3向下彎折、并通過一個金屬化通孔引入到介質基板正面，且輸出端口P2、P3和輸入端口P5、P6通過四個肖特基二極管組成星型二極管電橋。

所述中頻輸入電路包括設置于介質基板正面的金屬微帶傳輸線和第一高阻抗線、設置于介質基板背面的第二高阻抗線，金屬微帶傳輸線的一端為中頻輸入端口P7，另一端設置為功分結構，所述功分結構的其中一個輸出端通過第一高阻抗線連接輸出端口P2，另一個輸出端通過金屬化通孔連通第二高阻抗線，第二高阻抗線的另一端連接輸出端口P3。

所述介質基板正面還設置有第三高阻抗線，第三高阻抗線的一端連接輸入端口P5，另一端通過金屬化通孔連接環形金屬接地板；所述介質基板背面還設置有第四高阻抗線，第四高阻抗線的一端連接輸入端口P6，另一端連接環形金屬接地板。

進一步地，所述第一高阻抗線、第二高阻抗線的長度相同；所述第三高阻抗線、第四高阻抗線的長度相同。

進一步地，所述環形金屬接地板設置有兩個矩形凸起，用于使第一、第二、第三、第四高阻抗線的長度為0.2λ～0.4λ，λ為連續波信號中心頻率波長。