基于波导的微波固态功率放大器的研究与设计
发布时间：2020-12-19 16:16
固态功率放大器作为固态发射机的核心组件,被广泛应用于雷达探测、卫星通信、遥控遥感、电子对抗等各个领域。但由于频谱资源有限,应用场景更加复杂,现代通信系统对固态功放的体积、带宽、输出功率等都提出了更高的要求。波导传输具有损耗低、频带宽、功率容量大等优点,在微波通信领域用途广泛。所以本文研究重点为基于波导空间的功率合成技术,通过调查研究了国内外近几十年的相关成果和发展趋势,对比分析了几种波导合成方式的优缺点,设计了几款可行的波导-微带过渡方案。基于脊波导理论,研究设计了一款工作于6-18GHz的超宽带高隔离度一分二路功分器,该功分器采用标准脊波导WRD650作为传输通道,通过在T型节中间加入微带探针和匹配负载的方式,实现了一种准平面魔T结构,有效的改善了传统T型结隔离度不足的问题。加工测试结果显示,在6-18GHz范围内,输入回波损耗大于15dB,单路插入损耗小于3.4dB,隔离度在7.6到13.8GHz内大于10dB。为了实现小型化、宽带指标,在6-18GHz的基础上,将工作频率拓展至18-40GHz,合成路数也由2路拓展至8路。设计时尽量采用紧凑设计,减少不必要的传输与过渡损耗。过渡方...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
平面型功率合成放大器结构图
电子科技大学硕士学位论文2在2006年，LinLi和KeWu提出了一种平面型功率合成放大器。如图1-1该功放采用了4个放大单元，工作频带为25-31GHz。测试结果显示该放大器在25GHz处的合成效率可达80%，增益大于20dB[5]。图1-1平面型功率合成放大器结构图在2008年，LarryW.Epp等人通过将魔T简化并多级级联的方式实现了33GHz处50W的输出功率。图1-2为其结构图，该功放在5GHz带宽内的合成效率大于80%。整个功放系统采用了多个MMIC功率芯片进行合成，通过调整波导T型结内的膜片来实现功率分配，为了实现宽带传输，在T型结的两输出臂还采用了多节渐变过渡匹配的方式[6]。图1-2采用简化魔T的多模块级联结构图在2015年，AliM.Darwish等人采用反射对消及增加隔离电阻的方式设计了一种新型多路功分器，如图1-3，该结构除了隔离度较高，还能实现宽带设计，其相对带宽可达到50%-200%[7]。
第一章绪论3图1-3反射对消式多路功分器在2018年，V.A.Goryashko等人通过径向合成的方式设计了一款12路功率合成放大器。如图1-4，该放大器中心频率352MHz，可在高于外界环境10℃内实现100KW的输出功率[8]。图1-4100KW功率合成放大器结构图1.2.2国内发展动态相比于国外，受限于自身条件和发展环境等限制，国内关于固态功率放大器的研究较晚，基础弱。但随着技术需求的增长，近年来国内相关领域的专家学者在这方面展开大量研究，希望能研制出更加高效可靠的固态功率放大器，相应的研究成果也比较显著。在1995年，西安空间无线电技术研究所研究设计了一款工作频带为11.88-11.98GHz，最大输出功率大于25W的功率合成放大器。该功放在工作频段内的小信号测试增益大于56dB[9]。在2004年，XinJiang等人采用波导空间功率合成的方式研制了一款工作于Ka波段的固态功放，如图1-5，该放大器通过级联行波传输下的宽边开槽波导，在32.2GHz处输出功率达到了33dBm，其3dB带宽大于3GHz，合成效率达80%[10]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]计及特性阻抗不连续性的多频带多节变换器优化设计[J]. 张晨露,陈明,张毅,梁丽君. 电子学报. 2013(02)
[2]用于微波组件的LTCC Wilkinson功分器设计[J]. 胡嵩松,刘颖力,张怀武,赵海. 电子元件与材料. 2011(01)
[3]空间功率合成技术的合成效率问题研究[J]. 江志浩,蔡德荣,王孜. 无线电通信技术. 2008(02)
[4]新型毫米波功率合成器设计[J]. 陈昌明,徐军,王天宝,王建波. 固体电子学研究与进展. 2007(03)
[5]一种基于双级支线功分/功合网络的毫米波固态功率放大器[J]. 恽小华,孙琳琳,楚然,申明磊. 电子学报. 2006(S1)
[6]现代雷达电子对抗技术[J]. 王跃鹏,同武勤. 现代防御技术. 2005(02)
[7]电子设备热分析/热设计/热测试技术初步研究[J]. 于慈远,于湘珍,杨为民. 微电子学. 2000(05)
[8]矩形变形脊波导主模截止波长和特性阻抗计算[J]. 黄彩华. 雷达与对抗. 1997(03)
[9]Ku波段25W场效应固态放大器[J]. 于洪喜,单民珩,潘建华,崔骏业. 空间电子技术. 1995(04)
[10]毫米波空间功率合成技术及其发展[J]. 葛俊祥. 电子学报. 1995(10)
博士论文
[1]微波毫米波平面/类平面功率合成关键技术研究[D]. 胡顺勇.电子科技大学 2017
硕士论文
[1]V和W波段功率合成技术研究[D]. 周磊.电子科技大学 2012
[2]Ka波段波导内空间功率合成技术研究[D]. 周义.电子科技大学 2005
本文编号：2926200
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
平面型功率合成放大器结构图
电子科技大学硕士学位论文2在2006年，LinLi和KeWu提出了一种平面型功率合成放大器。如图1-1该功放采用了4个放大单元，工作频带为25-31GHz。测试结果显示该放大器在25GHz处的合成效率可达80%，增益大于20dB[5]。图1-1平面型功率合成放大器结构图在2008年，LarryW.Epp等人通过将魔T简化并多级级联的方式实现了33GHz处50W的输出功率。图1-2为其结构图，该功放在5GHz带宽内的合成效率大于80%。整个功放系统采用了多个MMIC功率芯片进行合成，通过调整波导T型结内的膜片来实现功率分配，为了实现宽带传输，在T型结的两输出臂还采用了多节渐变过渡匹配的方式[6]。图1-2采用简化魔T的多模块级联结构图在2015年，AliM.Darwish等人采用反射对消及增加隔离电阻的方式设计了一种新型多路功分器，如图1-3，该结构除了隔离度较高，还能实现宽带设计，其相对带宽可达到50%-200%[7]。
第一章绪论3图1-3反射对消式多路功分器在2018年，V.A.Goryashko等人通过径向合成的方式设计了一款12路功率合成放大器。如图1-4，该放大器中心频率352MHz，可在高于外界环境10℃内实现100KW的输出功率[8]。图1-4100KW功率合成放大器结构图1.2.2国内发展动态相比于国外，受限于自身条件和发展环境等限制，国内关于固态功率放大器的研究较晚，基础弱。但随着技术需求的增长，近年来国内相关领域的专家学者在这方面展开大量研究，希望能研制出更加高效可靠的固态功率放大器，相应的研究成果也比较显著。在1995年，西安空间无线电技术研究所研究设计了一款工作频带为11.88-11.98GHz，最大输出功率大于25W的功率合成放大器。该功放在工作频段内的小信号测试增益大于56dB[9]。在2004年，XinJiang等人采用波导空间功率合成的方式研制了一款工作于Ka波段的固态功放，如图1-5，该放大器通过级联行波传输下的宽边开槽波导，在32.2GHz处输出功率达到了33dBm，其3dB带宽大于3GHz，合成效率达80%[10]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]计及特性阻抗不连续性的多频带多节变换器优化设计[J]. 张晨露,陈明,张毅,梁丽君. 电子学报. 2013(02)
[2]用于微波组件的LTCC Wilkinson功分器设计[J]. 胡嵩松,刘颖力,张怀武,赵海. 电子元件与材料. 2011(01)
[3]空间功率合成技术的合成效率问题研究[J]. 江志浩,蔡德荣,王孜. 无线电通信技术. 2008(02)
[4]新型毫米波功率合成器设计[J]. 陈昌明,徐军,王天宝,王建波. 固体电子学研究与进展. 2007(03)
[5]一种基于双级支线功分/功合网络的毫米波固态功率放大器[J]. 恽小华,孙琳琳,楚然,申明磊. 电子学报. 2006(S1)
[6]现代雷达电子对抗技术[J]. 王跃鹏,同武勤. 现代防御技术. 2005(02)
[7]电子设备热分析/热设计/热测试技术初步研究[J]. 于慈远,于湘珍,杨为民. 微电子学. 2000(05)
[8]矩形变形脊波导主模截止波长和特性阻抗计算[J]. 黄彩华. 雷达与对抗. 1997(03)
[9]Ku波段25W场效应固态放大器[J]. 于洪喜,单民珩,潘建华,崔骏业. 空间电子技术. 1995(04)
[10]毫米波空间功率合成技术及其发展[J]. 葛俊祥. 电子学报. 1995(10)
博士论文
[1]微波毫米波平面/类平面功率合成关键技术研究[D]. 胡顺勇.电子科技大学 2017
硕士论文
[1]V和W波段功率合成技术研究[D]. 周磊.电子科技大学 2012
[2]Ka波段波导内空间功率合成技术研究[D]. 周义.电子科技大学 2005
本文编号：2926200
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