Ka波段功率放大器研究

论文摘要

毫米波功率放大器是毫米波发射系统的关键部件。它的性能优劣对整个系统指标影响重大。随着毫米波电路在通信、电子对抗、精确制导等领域的飞速发展,对毫米波功率放大器的研制提出了更高和全新的要求。基于工程应用的需要,本论文对Ka波段功率放大技术进行了研究,实际设计和制作了Ka波段2瓦和5瓦功率放大器。论文的主要内容包括:1.第一章概括性的阐述了毫米波的特点,并针对毫米波功率放大器研发意义做了简要的介绍,同时对国内外固态功率放大器发展动态加以分析。2.第二章首先简要介绍功率放大器技术指标的定义,接着针对项目要求确立了2瓦和5瓦功率放大器的初步实施方案。3.围绕其实施方案,第三章详细介绍了2瓦功率放大器的设计,制备过程:首先根据三级级联结构对各级放大芯片加以选取并详述其工作状态。同时,针对2瓦功率放大器的高增益,对腔体和微带结构进行设计以有效地避免自激现象的发生。再根据项目需要,采取密闭介质微带-探针过渡,用CST电路仿真软件进行了电路仿真,并加以适当的调节,取得了良好的效果。最后对腔体和微带结构进行了热设计,使其在30.2GHz-30.7GHz工作频带内实现了2瓦功率输出。4.根据其设计思路,第四章对5瓦功率放大器的设计和制备加以分析:5瓦功率放大器包括其驱动放大器和功率放大器两部分。首先选取合适的功率放大芯片,再通过合理的选择驱动放大芯片使其能够有效地推动功率放大芯片正常工作。接着根据功率放大器输入输出都采用微带-探针过渡结构,进行了电磁仿真,并加以调节,最后对微带和腔体结构进行热设计,使其在30.2GHz-30.7GHz工作频带内实现了5瓦功率输出。同时,本文介绍了毫米波放大器直流供电电路的设计,并且对毫米波芯片的焊接和安装方法,金丝金带互连以及毫米波放大器芯片的装配工艺进行了介绍,确保了2瓦和5瓦功率放大器的实物实现。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 毫米波的特点和应用
• 1.2 毫米波功率放大器研究的意义
• 1.3 国内外固态功率放大器研究发展动态
• 1.4 本论文研究的内容
• 第二章 总体技术方案
• 2.1 功率放大器技术指标的定义
• 2.2 功率放大器主要技术指标
• 2.2.1 2瓦功放主要技术指标
• 2.2.2 5瓦功放主要技术指标
• 2.3 功率放大器的方案选择
• 2.4 总体设计方案
• 2.4.1 2瓦总体设计方案
• 2.4.2 5瓦总体设计方案
• 第三章 2瓦功率放大器设计
• 3.1 器件选择
• 3.1.1 功率放大芯片选择
• 3.1.2 驱动放大芯片的选择
• 3.1.3 增益放大芯片的选择
• 3.2 介质基片的选择
• 3.3 2瓦波导-微带探针转换设计
• 3.3.1 波导-微带探针转换简介
• 3.3.2 波导-微带探针设计
• 3.4 直流偏置电路设计
• 3.5 腔体结构与微带设计
• 3.6 电路散热
• 3.7 电路装配
• 3.8 2瓦功放的实现及其测试
• 3.8.1 2瓦功率放大器实物图
• 3.8.2 2瓦功率放大器测试
• 3.8.2.1 输出功率和功率增益及其平坦度的测试
• 3.8.2.2 三阶交调测试
• 3.8.2.3 驻波比测试
• 第四章 5瓦功率放大器的设计
• 4.1 器件的选择
• 4.1.1 功率放大芯片的选择
• 4.1.2 驱动放大芯片的选择
• 4.1.3 增益放大芯片的选择
• 4.2 5瓦波导-微带探针转换设计
• 4.3 直流偏置电路
• 4.4 腔体结构与微带设计
• 4.5 电路装配
• 4.6 5瓦功率放大组件实物及其测试
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间的研究成果