超宽带3mm波段功率合成网络技术研究

发布时间：2020-05-09 14:16

【摘要】：随着3毫米波系统广泛应用于通信、雷达、电子对抗等众多领域,大功率、超宽带的3毫米发射系统对于整个系统起着更加重要的作用,由于3毫米波段单个固态功率放大器的局限性,因此研究超宽带3毫米波功率合成网络具有重要意义。本文首先介绍了功率合成网络的基本指标,并对二进制功率合成技术的合成效率进行分析。然后以矩形波导、脊波导、脊间隙波导的基本理论为基础,设计了基于脊间隙波导的功率合成网络与基于脊波导探针耦合的波导共面魔T的功率合成网络。本文的主要研究成果如下:(1)设计了 3毫米波段基于脊间隙波导两路功率合成网络,并加工了基于脊间隙波导两路功率合成网络的背对背结构。测试结果显示:在75GHz-110GHz频带内,输入、输出回波损耗优于-15dB,插入损耗小于1.2dB。(2)设计并分别加工了 3毫米波段基于脊波导探针耦合的波导共面魔T两路/四路功率合成网络结构。测试结果显示:在75GHz-110GHz频带内,两路功率合成网络的插耗低于0.5dB,端口的回波损耗优于-16dB,输出两个端口之间的隔离度大于17dB;四路功率合成网络的插入损耗小于0.9dB,各端口回波损耗优于-14.5dB,输出各端口之间的隔离度大于15.5dB。(3)基于E面波导-微带探针理论,研制了 3毫米波段波导探针结构,仿真结果显示:在75GHz-110GHz频带内,端口的回波损耗优于-22dB,插入损耗优于0.12dB。设计并加工了单路功率放大器模块,测试结果显示:在92GHz-96GHz频带内,最大增益为:18.17dB@92.5GHz,最大输出功率为:23.14dBm@92.2GHz。基于脊波导探针耦合的波导共面魔T功率合成网络,设计并加工了3毫米波段功率合成放大器,测试结果显示:在92GHz-96GHz频带内,最大输出功率为:28.41dBm@92.2GHz,最大合成效率为:87.08%@92.4GHz。
【图文】：

军事通信系统,毫米波,大气特性,雷达制导

波长范围为相对于微波，毫米波具有更宽的频带，更强的抗干扰能力，约逡逑大１０倍的信息容量；相比较于红外线，毫米波更适合于全天候工作，有更强的穿透能逡逑力。而在整个毫米波波段共有四个传播衰减相对较小的大气“窗口＇如图１．１所示，这逡逑些“窗口”对应的中心频率分别为：３５ＧＨｚ，邋９４ＧＨｚ，邋１４０ＧＨｚ，邋２００ＧＨｚ，相对应的波长分逡逑别是８．６ｍｍ，３．２ｍｍ，，邋２．１ｍｍ和１．４ｍｍ，介于四个传播衰减较小的大气“窗口”波段的电逡逑磁波在自由空间中传播时具有传输损耗小、穿透大气层能力强、传播距离远等优点。中逡逑心频率为９４ＧＨｚ，对应的波长为３毫米，对应的频段为Ｗ波段（７５ＧＨｚ－１１０ＧＨｚ），恰逡逑好落在传播衰减较小的大气“窗口”中ｍ，相对于８毫米波系统，３毫米波系统不仅可用逡逑带宽（３５ＧＨｚ）宽

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所以空间功率合成技术常常应用于较大规模的功率合成网络中。空间功率合成形逡逑式通常分为三类［｜３］：邋（１）准光功率合成技术；（２）波导内空间功率合成技术；（３）自由空间逡逑功率合成技术。三种空间功率合成的示意图如图１．３所示。逡逑＿邋．逦．．逦Ａｎａｙ逡逑▲逦ＬＸＸｏｏｔｎｃＬｏａｄｎａ逦（Ａｍｐｈｆｅｆ＞Ａｉｒｇ？逦ｒ－，逡逑Ｈ丨：：ｃ＞逦备‘逡逑工！言‘；ｋ．：逡逑（ａ）逦（ｂ）逦（ｃ）逡逑图１．３空间功率合成的三种形式逡逑（ａ）准光功率合成（ｂ）波导内空间功率合成（ｃ）自由空间功率合成逡逑１．３邋３毫米功率合成技术研宄进展逡逑毫米波功率合成技术自二十世纪六十年代产生后，受到国内外相关研究人员的广泛逡逑关注。经过近６０年的发展，毫米波功率合成技术的研宄获得了长足的发展，尤其是２１逡逑世纪后，３毫米波段功率合成技术获得了众多具有突破性的进展，这些成果被广泛应用逡逑于雷达制导、通信系统、电子对抗等众多领域中。相对于国外，国内对３毫米波段功率逡逑合成技术研宄起步较晚，并且国内技术条件相对落后，国外对我国在３毫米波段功率合逡逑成技术进行封锁，导致了国内与国外存在较大的差距。逡逑１．３．１邋３毫米波段功率合成网络国外研宄动态逡逑２００９年
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN73

【参考文献】