[发明专利]一种基于双平衡结构的宽带微波窄脉冲调制器

说明书

本发明公开了一种基于双平衡结构的宽带微波窄脉冲调制器，属于微波脉冲调制器领域。该结构包括介质基板、设置于介质基板中部的中频输入电路、以及设置于介质基板左右两侧的本振巴伦和射频巴伦。本发明采用巴伦作为非平衡‑平衡信号转换结构，具有高隔离度、大动态范围、超宽带等优点；采用两个巴伦与二极管电桥连接的形式对连续波信号进行脉冲调制，用以输出高隔离度的微波脉冲信号。该微波窄脉冲调制器具有制作成本低、脉冲调制性能优良等优点。

技术领域

本发明属于微波脉冲调制器领域，具体涉及一种基于双平衡结构的宽带微波窄脉冲调制器。

背景技术

微波信号源(微波信号发生器)是产生微波信号的仪器装置，是构成现代微波系统和微波测量系统的最基本成分。它能够产生不同频率、不同幅度的微波正弦信号，其输出信号的频率、幅度和调制特性均可以在规定限度内进行调节。微波信号源的调制脉冲广泛应用于脉冲体制雷达系统、粒子加速器、导引头、射频微波系统的测量与校准、微波通信收发机系统、电子对抗、生物医学等领域。另外，以微波窄脉冲信号为基础的“微波激励热声成像”是目前生物医学成像领域研究的一个热点。成像分辨率与微波脉冲的宽度有直接的关系，研究发现,减小微波脉冲的宽度与提高微波脉冲的峰值功率都能改善成像分辨率、获得更好的成像效果。同时，越窄的微波脉宽，具有越高的热声效应激发效率与越小的激发能量密度，对身体潜在的热损伤越小。

目前国内外研究微波脉冲调制器的方向主要有两种：一种是以追求高隔离度为目标，具有代表性的是以PIN二极管制成微波开关实现脉冲调制，这种脉冲调制器存在响应时间较长、调制脉冲重频较低等不足。另一种是基于真空电子管的脉冲调制器，典型构造是预调制器给调制开关管传输推动脉冲功率，通过调制开关管控制微波管电子注的通断而产生微波脉冲。在这一类经典调制器中，无论是软性调制器、刚性调制器，亦或是线性调制器，都难以形成纳秒级窄脉冲。另一方面，采用真空电子管，存在损耗高、庞大的驱动电路及冷却麻烦等缺点。

发明内容

针对现有脉冲调制器的存在的缺陷，本发明提供了一种基于双平衡结构的宽带微波窄脉冲调制器，该微波窄脉冲调制器具有制作成本低、脉冲调制性能优良等优点。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于双平衡结构的宽带微波窄脉冲调制器，包括介质基板、设置于介质基板中部的中频输入电路、以及设置于介质基板左右两侧的本振巴伦和射频巴伦。

所述本振巴伦和射频巴伦通过环形金属接地板在介质基板背面形成共同地。

所述本振巴伦包括一个不平衡输入端口P1，两个平衡输出端口P2、P3，所述射频巴伦包括一个不平衡输出端口P4，两个平衡输入端口P5、P6，其中，输入端口P5设置于介质基板正面，输入端口P6设置于介质基板背面，输出端口P2向上弯折、并通过一个金属化通孔引入到介质基板背面，输出端口P3向下弯折、并通过一个金属化通孔引入到介质基板正面，且输出端口P2、P3和输入端口P5、P6通过四个肖特基二极管组成星型二极管电桥。

所述中频输入电路包括设置于介质基板正面的金属微带传输线和第一高阻抗线、设置于介质基板背面的第二高阻抗线，金属微带传输线的一端为中频输入端口P7，另一端设置为功分结构，所述功分结构的其中一个输出端通过第一高阻抗线连接输出端口P2，另一个输出端通过金属化通孔连通第二高阻抗线，第二高阻抗线的另一端连接输出端口P3。

所述介质基板正面还设置有第三高阻抗线，第三高阻抗线的一端连接输入端口P5，另一端通过金属化通孔连接环形金属接地板；所述介质基板背面还设置有第四高阻抗线，第四高阻抗线的一端连接输入端口P6，另一端连接环形金属接地板。

进一步地，所述第一高阻抗线、第二高阻抗线的长度相同；所述第三高阻抗线、第四高阻抗线的长度相同。

进一步地，所述环形金属接地板设置有两个矩形凸起，用于使第一、第二、第三、第四高阻抗线的长度为0.2λ～0.4λ，λ为连续波信号中心频率波长。