PIN二极管高温超导限幅滤波器的研究

In modern wireless communication, radar detection and radio astronomy, the signals usually are very weak.So there is a great need for high sensitivity, strong anti-interference capability receiver systems. High temperature superconducting (HTS) microwave receiver front-end is a good choice to solve this problem. Limiter circuits are introducedin front of the conventional receiver forprotection. Low temperature and low noise figure amplifier is used in HTS microwave receiver front-end. It is easily saturated or even damaged after lower power shock because of its very low handling power. Till now, the threshold level of microwave limiter is not low enough to protect the low noise amplifier. The purpose of this project is to design, make, and test low threshold, low insertion loss and high out-of-band rejection PIN diode HTS limiter filter. It takes advantage of HTS high Q resonator and PIN diode limiting characteristic, and can enhance the power handling ability of HTS microwave receiver front-end.

现代无线通信，雷达探测，射电天文等应用中，经常探测的是极其微弱的信号，对系统的接收灵敏度，抗干扰能力等有着越来越高的要求。高温超导微波接收前端子系统是解决以上问题的一个良好手段。在常规接收机系统中，通常会在系统之前增加限幅器以防止大功率冲击导致放大器损坏。超导接收机前端采用的是低温低噪声放大器，它能承受的功率很小，在稍高的功率冲击下，很容易就进入到饱和状态甚至烧坏。目前的微波限幅器，其限幅电平还没达到在低噪声放大器不损坏功率以下。本项目的主要研究内容为利用高温超导滤波器高Q值谐振器及PIN二极管限幅特性，研制具有低限幅阈值功率水平，低损耗，高抑制能力的二极管高温超导限幅滤波器，从而提高高温超导微波接收前端对突发大功率信号的抵御能力。

现代无线通信，雷达探测，射电天文等应用中，经常探测的是极其微弱的信号，对系统的接收灵敏度，抗干扰能力等有着越来越高的要求。超导接收机前端采用高温超导滤波器及低温低噪声放大器，具有低损耗、高灵敏度、高带外抑制等性能。但是，接收机前端采用的限幅器，其损耗较大且限幅阈值功率较高，不能有效的保护超导接收机内的低温低噪声放大器，在稍高的功率冲击下，很容易使其进入到饱和甚至烧坏状态。本项目的主要研究内容为利用高温超导滤波器高Q值谐振器及PIN二极管限幅特性，研制具有低限幅阈值功率，低损耗，高抑制能力的二极管高温超导限幅滤波器，从而提高高温超导微波接收前端对突发大功率信号的抵御能力。. 在本项目的支持下，我们对一款S波段高温超导限幅滤波器进行了详细的研究。（1）实现了二极管高温超导限幅滤波器的创新设计。通过提取PIN二极管的电路模型参数，带入到高温超导滤波器的设计模型中，并通过微加工等工艺，实现了高温超导限幅滤波器的设计及制作；（2）解决了常规限幅器限幅功率阈值高的问题。受制于半导体二极管材料的限制，常规限幅器的限幅阈值功率较高，一般在10dBm以上。我们采用高Q值谐振器，大大提高谐振器内的微波电压，实现了高温超导限幅滤波器的限幅阈值功率达到了0dBm以下，并可以通过改变PIN二极管在谐振器中的位置，调整限幅滤波器的限幅阈值功率；（3）完成了对限幅滤波器的关键性能及参数，如插入损耗，带外抑制，限幅上升下降时间等进行了详细的研究，弥补了这方面研究的不足。. 本项目的研究，证实了高温超导限幅滤波器研究的可行性，有望推动低限幅阈值功率限幅器的研究进展，对复杂电磁环境下的微弱信号探测，具有重要的应用意义。