Details

Работа посвящена исследованию микрополоскового детектора мощности на основе бебиасного диода Шоттки, работающего в диапазоне 24 ГГц и разработке его конструктивных параметров. Цель работы – разработка и верификация схемы детектора мощности в среде ADS, выполнение входного согласования, замена сосредоточенных элементов на микрополосковые структуры, проведение электромагнитного моделирования и проверка нелинейного детектирующего эффекта. Для достижения поставленной цели решены следующие задачи: 1.Разработка принципиальной схемы детектора мощности на идеализированных элементах с использованием САПР Advanced Design System, или SPICE и моделирование основных характеристик; 2.Разработка принципиальной схемы детектора мощности на реальных элементах с использованием САПР Advanced Design System, или SPICE; 3.Моделирование основных характеристик детектора мощности. В результате исследования выполнено последовательное проектирование СВЧ-детектора мощности на бебиасном диоде Шоттки на частоте 24 ГГц, применены методы линейного С-параметрического моделирования, расчета микрополосковых линий через LineCalc, оптимизации топологии схемы, электромагнитного моделирования в Momentum и нелинейного анализа на основе метода гармонического баланса. В ходе работ достигнуто качественное входное согласование на 24 ГГц с уровнем S11≈−15 дБ, подтвержден эффект детектирования по постоянной составляющей выходного напряжения Vout[0]; новизна заключается в поэтапной замене сосредоточенных L-C-элементов на распределенные микрополосковые структуры с учетом реальных электромагнитных краевых эффектов, разработанная схема может использоваться в измерительных СВЧ-устройствах и системах коротковолновой радиолокации диапазона 24 ГГц. При выполнении расчетов и моделирования использована система автоматизированного проектирования радиочастотных схем Advanced Design System (ADS), её модули LineCalc, Momentum и Harmonic Balance; для поиска справочных данных и технической документации применялись открытые интернет-базы данных производителей электронных компонентов и научные электронные ресурсы IEEE Xplore.

Object of study is a microstrip power detector based on zero-bias Schottky diode operating at 24 GHz.The aim is to design and verify the power detector circuit in ADS, implement input matching, replace lumped components with microstrip structures, perform electromagnetic simulation and test the nonlinear detection effect.The following tasks were solved: 1.Development of the power detector schematic with ideal components using ADS or SPICE and simulation of key parameters; 2.Development of the power detector schematic with practical components            using ADS or SPICE; 3.Simulation of the main characteristics of the power detector. As a result of the study, the step-by-step design of a 24 GHz microwave power detector using zero-bias Schottky diode has been completed. The applied methods cover linear S-parameter modeling, microstrip line calculation by LineCalc, circuit topology optimization, electromagnetic simulation with Momentum and nonlinear analysis based on the harmonic balance method.. As a result of the study, As a result of the study, good input matching at 24 GHz with S11 ≈ −15 dB is achieved, and the detection effect is verified via the DC output component Vout[0]. The novelty consists in gradual replacement of lumped LC components with distributed microstrip structures considering actual electromagnetic edge effects, and the designed circuit can be applied in 24 GHz microwave measuring equipment and short-range radar systems. Advanced Design System (ADS) radio frequency circuit design software and its LineCalc, Momentum, Harmonic Balance modules were used for calculations and simulations. Open online databases from electronic component manufacturers and IEEE Xplore academic resources were utilized to look up reference data and technical documents.