3mm固态功率合成放大器关键技术研究
发布时间：2021-03-06 18:32
W波段是毫米波的重要大气窗口,在雷达、制导、遥感、电子对抗、拒止武器等领域有重要应用价值。功率放大器作为这些系统的核心部件,其功率水平对系统性能有重要影响。相比于真空电子器件,固态器件具有尺寸、可靠性和产量上的优势,而功率合成技术让固态放大器的功率进一步提高,使其成为了另一个重要的功率来源。本文基于这个背景对W波段固态功率合成的关键技术展开研究,主要内容如下:（1）对合成效率的影响因素进行研究。从微波网络理论出发,本文研究了信号幅相、网络损耗、网络隔离度对合成效率的影响。分析结果表明,信号的幅相越一致、网络损耗越小,则合成效率越高。而网络的隔离度影响着支路差异对信号幅相的调制程度,对合成效率有间接影响。（2）对W波段关键无源结构进行研究。包括宽带低损耗波导-微带过渡结构、T型结、环形电桥、传统波导魔T、共面魔T基本单元以及二进制多路合成网络。仿真结果表明:在75-110GHz内,过渡结构回波损耗大于20dB,插入损耗小于0.1dB。所有基本功分/合成单元在91-95GHz内均具有良好的端口一致性和较低的插入损耗,由传统波导魔T和共面魔T组成的多路二进制网络同时具有端口一致性好、损耗低和...
【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】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
链式功率合成芯片[7]
第一章绪论3图1-2链式功率合成原理图[5]（三）空间功率合成二十世纪八十年代，为了满足微波毫米波大规模功率合成的需要，空间功率合成技术应运而生。这种合成方式通过天线将多个功率源的功率辐射到空间中，经过正确的相位关系在空间中进行叠加后，再利用天线回收或直接作用于功率需求处。由于各个功率单元处于并联状态，所以空间功率合成本质上属于N路功率合成结构，合成效率不随着合成路数的增加而改变，但在实际应用中还需解决散热问题。1.3毫米波固态功率合成技术研究现状1.3.1国外发展动态2010年，QuinStar公司设计了一款12路径向合成结构，如图1-3所示。在94GHz-98.5GHz内12路径向功率合成放大器输出功率大于3W，在95GHz处的输出功率为5.2W，合成效率达到87.5%[8]。(a)(b)图1-3W波段径向功率合成放大器(a)剖面示意图；(b)实物图[8]2015年，KennethW.Brown等人通过在T型结网络中引入相位调整单元来提高合成效率，如图1-4所示。用这种方法他们设计了两款16路合成放大器模块，其中频率范围为71-76GHz的模块最高小信号增益达到36dB，最大输出功率达到
电子科技大学硕士学位论文417W；频率范围为81-86GHz的模块最高小信号增益达到29dB，最大输出功率达到13W[23]。(a)(b)图1-4调相T型结16路功率合成放大器(a)原理图；(b)实物图[23]2016年，QuinStar公司的JamesSchellenberg等人用他们自己设计的W波段宽带氮化镓行波式放大器作为功率器件，采用T型结和12路径向功率合成网络组成一款宽带功率合成放大器，如图1-5所示。这款放大器在75GHz-100GHz内的连续波输出功率超过37W，具有里程碑意义[9]。2016年，KenBrown等人在设计非致命性拒止武器时，采用8192块1W+氮化镓芯片在92.75GHz获得了6.8kW的功率输出。这个功率水平是到目前为止W波段固态系统中最高的，其实物如图1-6所示[10]。(a)(b)图1-524路功率合成放大实物图(a)整体实物；(b)T型结模块内部[9]图1-67kW固态拒止武器实物图[10]
【参考文献】：
期刊论文
[1]W波段固态合成功放研究[J]. 朱翔,成海峰,郭方金,王维波. 固体电子学研究与进展. 2019(04)
[2]W波段低损耗径向功率合成器设计[J]. 成海峰,朱翔,郭健. 固体电子学研究与进展. 2019(02)
[3]微波高功率固态放大器技术综述[J]. 韩江安,马凯学. 南京信息工程大学学报(自然科学版). 2017(01)
硕士论文
[1]毫米波发射机前端关键技术研究[D]. 吴健苇.电子科技大学 2019
[2]W波段新型径向功率合成技术研究[D]. 何望栋.电子科技大学 2018
[3]W波段固态功率合成放大器关键技术研究[D]. 孙洪铮.电子科技大学 2018
[4]毫米波固态功率合成[D]. 周强.电子科技大学 2015
[5]3mm固态功率合成放大技术研究[D]. 王明.电子科技大学 2014
[6]翅片式与微流道式散热器散热特性及应用研究[D]. 胡广新.电子科技大学 2010
本文编号：3067592
【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】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
链式功率合成芯片[7]
第一章绪论3图1-2链式功率合成原理图[5]（三）空间功率合成二十世纪八十年代，为了满足微波毫米波大规模功率合成的需要，空间功率合成技术应运而生。这种合成方式通过天线将多个功率源的功率辐射到空间中，经过正确的相位关系在空间中进行叠加后，再利用天线回收或直接作用于功率需求处。由于各个功率单元处于并联状态，所以空间功率合成本质上属于N路功率合成结构，合成效率不随着合成路数的增加而改变，但在实际应用中还需解决散热问题。1.3毫米波固态功率合成技术研究现状1.3.1国外发展动态2010年，QuinStar公司设计了一款12路径向合成结构，如图1-3所示。在94GHz-98.5GHz内12路径向功率合成放大器输出功率大于3W，在95GHz处的输出功率为5.2W，合成效率达到87.5%[8]。(a)(b)图1-3W波段径向功率合成放大器(a)剖面示意图；(b)实物图[8]2015年，KennethW.Brown等人通过在T型结网络中引入相位调整单元来提高合成效率，如图1-4所示。用这种方法他们设计了两款16路合成放大器模块，其中频率范围为71-76GHz的模块最高小信号增益达到36dB，最大输出功率达到
电子科技大学硕士学位论文417W；频率范围为81-86GHz的模块最高小信号增益达到29dB，最大输出功率达到13W[23]。(a)(b)图1-4调相T型结16路功率合成放大器(a)原理图；(b)实物图[23]2016年，QuinStar公司的JamesSchellenberg等人用他们自己设计的W波段宽带氮化镓行波式放大器作为功率器件，采用T型结和12路径向功率合成网络组成一款宽带功率合成放大器，如图1-5所示。这款放大器在75GHz-100GHz内的连续波输出功率超过37W，具有里程碑意义[9]。2016年，KenBrown等人在设计非致命性拒止武器时，采用8192块1W+氮化镓芯片在92.75GHz获得了6.8kW的功率输出。这个功率水平是到目前为止W波段固态系统中最高的，其实物如图1-6所示[10]。(a)(b)图1-524路功率合成放大实物图(a)整体实物；(b)T型结模块内部[9]图1-67kW固态拒止武器实物图[10]
【参考文献】：
期刊论文
[1]W波段固态合成功放研究[J]. 朱翔,成海峰,郭方金,王维波. 固体电子学研究与进展. 2019(04)
[2]W波段低损耗径向功率合成器设计[J]. 成海峰,朱翔,郭健. 固体电子学研究与进展. 2019(02)
[3]微波高功率固态放大器技术综述[J]. 韩江安,马凯学. 南京信息工程大学学报(自然科学版). 2017(01)
硕士论文
[1]毫米波发射机前端关键技术研究[D]. 吴健苇.电子科技大学 2019
[2]W波段新型径向功率合成技术研究[D]. 何望栋.电子科技大学 2018
[3]W波段固态功率合成放大器关键技术研究[D]. 孙洪铮.电子科技大学 2018
[4]毫米波固态功率合成[D]. 周强.电子科技大学 2015
[5]3mm固态功率合成放大技术研究[D]. 王明.电子科技大学 2014
[6]翅片式与微流道式散热器散热特性及应用研究[D]. 胡广新.电子科技大学 2010
本文编号：3067592
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