本發(fā)明涉及CPT原子鐘、原子陀螺儀、原子磁力儀及光通信等領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體激光器超高頻微波阻抗匹配方法。

背景技術(shù)：

在CPT原子鐘、原子陀螺儀、原子磁力儀及光通信等都要使用經(jīng)微波信號調(diào)制后的半導(dǎo)體激光器，這種微波調(diào)制信號的頻率一般都大于1GHz，只有當(dāng)微波信號源與半導(dǎo)體激光器之間阻抗匹配時，微波信號才能有效地對半導(dǎo)體激光器進行調(diào)制。此外，半導(dǎo)體激光器的調(diào)制特性在很大程度上受到其工作參數(shù)的影響，當(dāng)工作電流在閾值電流以上時，內(nèi)阻較小，微波信號才能更有效地對半導(dǎo)體激光器進行調(diào)制，這一特性給半導(dǎo)體激光器進行阻抗匹配提出了特殊要求。

在微波阻抗匹配設(shè)計中，當(dāng)信號頻率小于1GHz時，常采用集總參數(shù)進行阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計；當(dāng)微波信號頻率屬于超高頻段時，即微波信號頻率大于3GHz時，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計有其特殊性，在半導(dǎo)體激光器進行超高頻微波阻抗匹配設(shè)計時，由于集總參數(shù)存在誤差，純微帶線工藝實現(xiàn)困難，及半導(dǎo)體激光器內(nèi)部器件的特性等因素的影響，單獨采用集總參數(shù)或微帶線的阻抗匹配設(shè)計方法，不能解決半導(dǎo)體激光器超高頻微波阻抗匹配的問題，而集總參數(shù)元件與微帶線相結(jié)合的阻抗匹配方法，可以高效地解決半導(dǎo)體激光器超高頻微波阻抗匹配。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體激光器超高頻微波阻抗匹配方法，可以提高信號對半導(dǎo)體激光器的調(diào)制效率，有很強的技術(shù)應(yīng)用價值。

一種半導(dǎo)體激光器超高頻微波阻抗匹配方法，包括如下步驟：

步驟1、采用阻抗測試轉(zhuǎn)接板，對半導(dǎo)體激光器輸入阻抗進行測量，具體為：

a.所述阻抗測試轉(zhuǎn)接板包括依次連接在半導(dǎo)體激光器引腳的50Ω傳輸線裝置及SMA連接器；

b.測量SMA連接器處輸出阻抗值；

c.基于傳輸線理論，采用扣除法，扣除SMA連接器和50Ω傳輸線裝置對半導(dǎo)體激光器引腳處輸出阻抗值的影響，計算出半導(dǎo)體激光器引腳處輸入阻抗值Z1；

2.基于微波阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，對半導(dǎo)體激光器輸入阻抗進行匹配：

微波阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)由依次串聯(lián)在半導(dǎo)體激光器引腳處的第一微帶線、集總參數(shù)元件阻抗匹配電路以及第二微帶線組成，該三部分構(gòu)成T形微波阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)；集總參數(shù)元件阻抗匹配電路采用兩端電感之間并聯(lián)電容的形式實現(xiàn)；

a.對第一微帶線的寬度和長度進行調(diào)整，使得第一微帶線與集總參數(shù)元件阻抗匹配電路之間的輸入阻抗Z，即第一微帶線的阻抗Z2與半導(dǎo)體激光器輸入阻抗Z1之和Z位于Smith圓圖的目標(biāo)區(qū)域范圍內(nèi)；其中，目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)的是阻值為1的等電阻圓圖內(nèi)對應(yīng)的區(qū)域；

b.對輸入阻抗Z進行測試：當(dāng)輸入阻抗Z測試值為容性時，增加T型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的感性，即增加電感的數(shù)值；當(dāng)輸入阻抗Z為感性時，增加T型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的容性，即減小電感的數(shù)值；

c.第二微帶線采用50Ω傳輸線，將輸入阻抗Z虛部調(diào)整為零；

d.測量T型微波阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸出端口的輸出阻抗是否在所述目標(biāo)區(qū)域的中線附近，如果是，則完成阻抗匹配；如果否，執(zhí)行步驟e；

e.返回步驟a，在保證輸入阻抗Z位于目標(biāo)區(qū)域范圍內(nèi)的同時，重新調(diào)整第一微帶線的寬度和長度，然后繼續(xù)執(zhí)行步驟b至d，直到T型微波阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸出端口的輸出阻抗在所述目標(biāo)區(qū)域的中線附近。

較佳的，T型微波阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸出端口的輸出阻抗在所述目標(biāo)區(qū)域的位置越靠近中線越好。

較佳的，T型微波阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸出端口的輸出阻抗虛部的取值范圍為-0.1Ω至0.1Ω。

本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明采用微帶線和集總參數(shù)相結(jié)合的阻抗匹配方法，解決了集總參數(shù)阻抗匹配設(shè)計中存在的誤差較大無法調(diào)整，純微帶線阻抗匹配設(shè)計實現(xiàn)困難、工藝復(fù)雜的問題，實現(xiàn)了半導(dǎo)體激光器超高頻微波阻抗匹配。阻抗網(wǎng)絡(luò)建立了為微帶線與集總參數(shù)相結(jié)合的T形阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，增加阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的靈活性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器阻抗測試轉(zhuǎn)接裝置的原理框圖；

圖2為本發(fā)明的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)組成原理框圖；

圖3為本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器輸出阻抗變換目標(biāo)區(qū)域。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。

1.采用阻抗測試轉(zhuǎn)接板，對半導(dǎo)體激光器輸入阻抗測量及計算：

a.半導(dǎo)體激光器的阻抗測試轉(zhuǎn)接板包括依次連接在半導(dǎo)體激光器引腳的50Ω傳輸線裝置及SMA連接器；

b.精確測量SMA連接器處輸出阻抗值；

c.基于傳輸線理論，采用扣除法，扣除SMA連接器和50Ω傳輸線裝置對半導(dǎo)體激光器引腳處輸出阻抗值的影響，精確計算出半導(dǎo)體激光器引腳處輸入阻抗值Z1。

2.基于微波阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，對半導(dǎo)體激光器輸入阻抗進行匹配：

微波阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)由第一微帶線、集總參數(shù)元件阻抗匹配電路以及第二微帶線組成，三部分構(gòu)成微帶線與集總參數(shù)相結(jié)合的T形微波阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)；集總參數(shù)元件阻抗匹配電路采用兩端電感之間并聯(lián)電容的形式，實現(xiàn)T型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)電路。

半導(dǎo)體激光器輸入阻抗匹配的調(diào)整基于測試所得的阻抗變換值進行修正，使阻抗變換后的值接近50Ω，具體過程為：

a.對第一微帶線的寬度和長度進行調(diào)整，使得第一微帶線與集總參數(shù)元件之間的輸入阻抗Z，即第一微帶線的阻抗Z2與半導(dǎo)體激光器輸入阻抗Z1之和Z位于目標(biāo)區(qū)域范圍內(nèi)；其中，目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)的是阻值為1的等電阻圓圖內(nèi)對應(yīng)的區(qū)域；

b.對輸入阻抗Z進行測試：當(dāng)輸入阻抗Z測試值為容性時，阻抗值分布在目標(biāo)區(qū)域2，增加阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的感性，增加T型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)電路的感性，增加電感的數(shù)值；當(dāng)輸入阻抗Z為感性時，阻抗值分布在目標(biāo)區(qū)域1，增加阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的容性，增加T型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)電路的容性，減小電感的數(shù)值；

c.第二微帶線采用50Ω傳輸線，將輸入阻抗Z阻抗虛部調(diào)整為零。

d.測量阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸出端口的輸出阻抗是否在目標(biāo)區(qū)域的中線附近，如果是，則完成阻抗匹配；如果否，執(zhí)行步驟e；其中，T型微波阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸出端口的輸出阻抗在所述目標(biāo)區(qū)域的位置越靠近中線越好，最好位于中線上，則此時T型微波阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸出端口的輸出阻抗虛部為0，本實施例中的取值范圍為-0.1Ω至0.1Ω。

e.返回步驟a，在保證半導(dǎo)體激光器輸入阻抗位于目標(biāo)區(qū)域范圍內(nèi)的同時，重新調(diào)整第一微帶線的寬度和長度，然后繼續(xù)執(zhí)行步驟b至d，經(jīng)過微帶線與集總參數(shù)相結(jié)合的T形阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)進行諾干次迭代調(diào)整，迭代次數(shù)取決于是否解決了半導(dǎo)體激光器超高頻微波阻抗匹配，如未解決迭代將繼續(xù)。

綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。