微波固态功率合成关键技术研究

发布时间：2019-07-30 20:20

【摘要】：微波技术的主要研究和应用的趋势是向更高的频率发展。微波具有以下一些基本特性。微波频段较宽,频率从300 MHz覆盖到300 GHz,可以满足高速数据传输与大容量通信的相关要求。微波功率放大器是微波技术领域的一项必要的关键技术,目前各类功率放大器仍然处于不断发展的状态。从系统应用角度看,单一的微波功率放大器尤其是进入毫米波频段的功率放大器很难满足系统对输出功率的要求,因此微波功率合成技术成为提高系统功率输出的必要技术手段。现阶段我国微波集成电路发展迅猛,但单一微波单片集成电路(MMIC)的输出功率仍然受到工艺和半导体等方面发展的极大限制,微波频段尤其是毫米波频段的功率合成技术的研究变得尤为重要。微波定向耦合器作为一种常用的微波器件广泛应用于各类微波系统,传统的定向耦合器如果实现较宽的带宽需要较大的空间体积,所以解决定向耦合器小型化问题变得尤为重要。微波超宽带带通滤波器作为一种传统的微波器件被广泛应用于各微波系统中。随着微波系统对带宽需求越来越宽,对体积要求越来越小,新型小型化超宽带带通滤波器的研究非常必要。本文第一章对微波技术及国内外功率合成技术做了简要概述。第二章介绍了固态功率合成基本原理。第三章主要介绍了宽带平面电路功率合成,并给出了多路威尔金森功率合成器与多路T形节功率合成器的具体理论与设计方法,最后给出了结果验证。从测试结果可知双路威尔金森合成网络在8 GHz-16 GHz频段内插入损耗小于2 dB,回波损耗大于10 dB;四路威尔金森合成网络在8.1 GHz-17.5 GHz频段内插入损耗小于4 dB,回波损耗大于9 dB。四路T形节功率合成网络在8 GHz-18GHz频段内插入损耗小于4 dB,回波损耗大于9 dB。第四章主要针对W波段波导内非谐振型电路功率合成做了详细论述,并介绍了双路功率合成、四路功率合成及十二路功率合成的具体设计方法与结果验证。从测试结果可知双路探针功率合成背靠背网络在90 GHz-95 GHz频段内插入损耗小于2.52 dB,回波损耗大于13.7 dB,四路环形电桥网络在90 GHz-95 GHz频段内插入损耗小于2.56 dB,回波损耗大于12dB。第五章提出了一种基于新型孔径阵列的小型化全Ka波段定向耦合器。在两个平行标准波导的公共宽壁间插入所提出的新型孔径阵列得到新型小型化定向耦合器。该耦合器有宽广的宽带、良好的带内平坦度和很好的回波损耗。为了验证该定向耦合器,设计、加工和测量了所提出的定向耦合器。实验结果表明,所提出的耦合器的回波损耗和隔离度分别大于28 dB和30 dB,耦合强度在整个波导带宽内在-20.35 dB与-19.23 dB之间变化。耦合区域的长度仅为8.5 mm。随后提出了一种基于新型扇形枝节加载谐振器的平面超宽带(UWB)带通滤波器(BPF),其中谐振器由三个扇形枝节加载而成,一个扇形枝节位于中间,另两个对称分布于两侧。这种扇形枝节加载结构将谐振器的前四个谐振模式置于超宽带通带(3.1 GHz-10.6GHz)之内,将第五谐振模式放置于更高的频率。为了增强耦合度,在该超宽带滤波器中使用了两个交指耦合馈线。最终实现了较宽的上阻带特性和很好的带内S21特性。此外还给出了该滤波器的设计步骤。所提出的滤波器的测试结果和全波仿真结果一致性很好。
【图文】：

图 1-1 电磁波频谱图微波具有以下特性：频带宽：可以满足高速信息传输，大容量信息通讯等物理需求。波长短：各种电子设备的体积与大小和电磁波的工作波长有密切关系。通过

几种微波功率合成技术性能比较
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN73

【参考文献】

相关期刊论文 前1条

1 葛俊祥;毫米波空间功率合成技术及其发展[J];电子学报;1995年10期

相关博士学位论文 前1条

1 谢小强;固态毫米波波导空间功率合成技术研究[D];电子科技大学;2009年

相关硕士学位论文 前2条

1 陈会林;8mm波导空间固态高功率合成技术研究[D];电子科技大学;2011年

2 李志强;Ka波段功率合成放大器研究[D];电子科技大学;2006年

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本文编号：2521132