【摘 要】
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微波窄脉冲信号广泛应用于电子对抗、微波激励热声成像、高功率微波效应相关研究等领域。在典型的微波激励热声成像的研究中,作用于目标物体上脉冲信号的脉宽指标直接决定了成像分辨率,而市面上脉宽小于20ns的微波窄脉冲信号源价格通常较高,有的窄脉冲波形也不够理想。在高功率微波研究领域,为了提高功率容量,高功率微波源和传输链路的波导系统通常工作在过模状态,在热态的高功率微波产生和传输过程中,通过测量各个传输环
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微波窄脉冲信号广泛应用于电子对抗、微波激励热声成像、高功率微波效应相关研究等领域。在典型的微波激励热声成像的研究中,作用于目标物体上脉冲信号的脉宽指标直接决定了成像分辨率,而市面上脉宽小于20ns的微波窄脉冲信号源价格通常较高,有的窄脉冲波形也不够理想。在高功率微波研究领域,为了提高功率容量,高功率微波源和传输链路的波导系统通常工作在过模状态,在热态的高功率微波产生和传输过程中,通过测量各个传输环节的空间场幅度和相位分布,可以了解波导内过模模式分布情况,因此特定窄脉冲测量信号的产生和相应的窄脉冲信号幅度和相位检测对高功率微波的高效传输研究具有重要意义。为此,本文对微波窄脉冲信号的产生与幅相检测技术展开研究。微波脉冲常用基于FET或者PIN管的微波开关直接产生,而脉冲的上升、下降沿、最小脉宽以及关断比会受到器件自身各参数（包括封装寄生参数）的限制。为减小微波脉冲上升/下降沿时间、缩短最小脉宽、提高输出脉冲关断比,本文采用基于直接数字频率合成器（DDS）脉冲调制和频谱搬移相结合的方法,产生X波段微波窄脉冲信号。在整个脉冲产生链路中,首先充分利用DDS高速、数字化、调制方式多、成本低等特点,设计了低频段的窄脉冲产生电路,测试结果表明,窄脉冲信号关断比达到56d B,重频可达50MHz,上升/下降沿小于1ns,最窄脉宽可达5ns;其次借鉴单片微波集成电路（MMIC）设计思想设计了用于频谱搬移的介质振荡本振源,测试相噪为:-100d Bc/Hz@1k Hz,-110d Bc/Hz@10k Hz,电调谐带宽达到了5MHz,此相噪略优于某些商用信号源;最后搭建了X波段的窄脉冲信号产生链路,并对该链路进行了调测。测试结果表明,X波段窄脉冲信号关断比达到56d B,重频可达50MHz,上升/下降沿小于1ns,最窄脉宽可达5ns,该信号源的最小脉宽和上升下降沿优于商用信号源,为窄脉冲信号的产生提供了一种新的技术途径。微波窄脉冲信号的幅度和相位检测主要针对高功率微波脉冲幅度起伏和脉内载波频率变化等典型特点展开研究。基于希尔伯特变换和最小二乘优化理论以及互相关算法对窄脉冲信号的幅相进行检测,弥补了FFT、过零鉴相等检测方法不能进行时频分析、误差大的缺陷,通过MATLAB建立窄脉冲信号模型并对其进行理论计算验证,检测结果误差小于1%。
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