L波段高温超导微波辐射计前端的研制

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海洋盐度是研究全球气候变化和大洋环流的重要参数,海洋盐度的探测是确定海洋在气候系统中所起作用的关键。L波段(1401MHz-1426MHz)的微波辐射计遥感海洋盐度是测量盐度的最佳方法,目前辐射计在技术上面临的挑战之一是如何提高辐射计的测量分辨率,现有辐射计的灵敏度无法满足盐度反演的精度。将高温超导技术应用在微波辐射计上可以实现灵敏度高于0.2K,从而可更精确反演盐度数据,为国内微波盐度计发展提供新思路。  本文开始先简单介绍微波辐射计遥感海洋盐度的发展状况,以及如何把测量到的海面亮温数据反演成海水盐度的测量原理。然后本文的重点是辐射计中低噪声放大器和高温超导滤波器的设计和制作,这两个器件是提高辐射计灵敏度的关键所在。其中,运用电路仿真软件完成低噪声放大器的原理图仿真,包括偏置电路、稳定电路、匹配电路的仿真设计,然后制成电路板并进行性能测试,最后在1401MHz-1426MHz的频段范围内实现增益在26dB以上,噪声系数在0.8dB以下,输入输出驻波比均小于1.2。而高温超导滤波器用的是18阶氧化镁衬底材料的正反回形谐振器结构,采用基于输入端反射系数群时延的空间映射法法在电磁仿真软件完成仿真,最后仿真结果也达到了我们的预期指标,通带内反射损耗达到了-20dB左右,滤波器的带外抑制达到≧30dB在1MHz处,并且纹波系数也均达到0.035dB。本文最后把LNA和高温超导滤波器进行级联仿真,得到接收机系统有效通带范围是1.401GHz-1.426GHz,通带内增益为30dB左右,回波损耗大于20dB,带内纹波系数为0.035。
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