微波宽带功率放大器的设计与研制

论文摘要

随着当代无线技术的发展,微波宽频带放大器已经成为无线通信系统的关键组成部分,其性能好坏将影响整个通信系统的性能。本文在分析了各种宽带匹配技术和功率合成技术的基础上,针对各种放大器性能的不同要求,提出了合理的微波宽带放大器电路结构实现方案。利用微波单片集成电路(MMIC)功率放大器芯片,基于国内的混合集成电路加工技术与微波功率分配/合成技术,成功研制了两种微波宽频带固态功率放大器。本文所报道的两个微波功率放大器具有倍频程带宽、高增益、中功率等特性,工作频段包括2~4GHz、4~6 GHz。在理论设计方面,具体分析了宽频带匹配技术与微波功率合成技术。在比较了各种平面型功率分配/合成结构的优缺点后,笔者采用了电路级功率合成方式,设计了一个两节wilkinson等分功率分配器作为基本的功率分配/合成单元,并由此构成八路合成网络,八路合成网络通过三级二进制形式实现。结构简单、特性优良。文中首先介绍了微波宽带技术与功率合成技术在当代无线通信系统中的应用性与重要性,接着分析了宽频带放大器的主要参数指标及其物理意义;又分析和比较了几种平面型功率分配/合成结构,接着提出本课题中两个宽带放大器实现的具体方案。文中还提到了在放大器的实现过程中必须要注意的问题,最后笔者给出了宽带放大器的实测结果,在文章的最后,笔者提出了对现行及未来微波功率器件的展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 宽频带技术综述
• 1.2 宽频带微波／毫米波放大技术研究现况
• 1.3 我国固态微波／毫米波放大技术研究与国外的差距
• 1.4 功率合成技术简述
• 1.4.1 管芯型功率合成
• 1.4.2 电路型功率合成
• 1.4.3 空间型功率合成
• 1.4.4 混合型功率合成
• 1.5 本课题的研究意义
• 第二章 微波放大器的技术指标
• 2.1 常规放大器的技术指标
• 2.2 衡量宽频带放大器的主要技术指标
• 第三章 宽频带放大器电路设计
• 3.1 平衡式宽频带放大器设计
• 3.2 负反馈宽频带放大器设计
• 3.3 行波式宽频带放大器设计
• 3.3.1 常规行波式宽频带放大器设计
• 3.3.2 单级级联行波式放大器设计
• 3.4 有损匹配电路设计
• 3.5 有源匹配放大器电路设计
• 3.6 达灵顿对结构
• 3.7 宽频带放大器的级联和工作点的选择
• 第四章 功率分配/合成结构的分析
• 4.1 功分器网络特性分析
• 4.1.1 三端口网络
• 4.1.2 四端口网络
• 4.2 各种功率分配/合成结构的分析与设计
• 4.2.1 耦合线定向耦合器
• 4.2.2 分支线定向耦合器
• 4.2.3 混合环结构耦合器
• 4.2.4 Lange 电桥
• 4.2.5 T 型结功分器
• 4.2.6 Wilkinson 功分器
• 4.2.7 各种功率分配/合成结构比较
• 4.3 功率分配/合成网络的效率分析
• 第五章 微波宽频带放大器的实现
• 5.1 方案设计
• 5.2 芯片介绍
• 5.3 功率分配/合成网络的设计与实现
• 5.3.1 功率分配/合成单元的定性计算
• 5.3.2 ADS 软件建模与仿真
• 5.4 器件腔体结构设计与实现
• 5.5 直流偏置电路设计
• 5.6 器件调试与测试
• 5.7 研制总结
• 5.7.1 研制过程总结
• 5.7.2 技术难点和关键技术分析
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间的研究成果