C波段固态大功率放大器的理论研究与设计

论文摘要

由于固态发射机所具有的高可靠性、长寿命、低工作电压、故障软化等优点,越来越多的固态发射机去替代真空管发射机。随着微波功率晶体管制造工艺水平的不断提高,S波段以下的全固态发射机技术日益成熟,但由于受单管功率、工艺水平、成本等等一系列因素的影响,C波段全固态发射机发展较为缓慢。本文研究的两种C波段固态放大器是研制C波段全固态发射机的基础。C波段固态放大器在雷达发射机中有三方面的应用,一是用作真空管发射机的驱动功放;二是用作全固态集中式发射机的各级放大模块;三是用于分布式有源相控阵雷达T/R组件的T通道功放。根据不同用途,本设计研制了两种C波段固态放大器,功率分别为30W和300W。本文从基本设计原理出发,介绍了微波固态放大器的一般设计方法,重点介绍了阻抗法设计匹配电路的方法;在此基础上,详细阐述了C波段固态放大器的设计和实验方法。通过两种C波段固态功率放大器的设计实例,对GaAs功率器件和微带电路介质载体的选择做了讨论,对GaAs在雷达发射应用中所必须的偏置电路、脉冲调制电源及控制保护电路、功率分配/合成器设计、功率放大器结构、电磁兼容设计等做了详细说明,并对实验中出现的问题和解决方法进行了分析,最后给出了测试结果,测试结果表明研制的功率放大器满足设计要求,在工程应用方面具有参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及其意义
• 1.1.1 雷达发射技术简介
• 1.1.2 微波固态器件的发展
• 1.1.3 C波段固态放大器在雷达发射机中的应用
• 1.2 研究目的和主要工作
• 1.3 论文的结构
• 2 微波固态放大器的设计
• 2.1 微波固态功率放大器的一般设计考虑
• 2.1.1 元器件的选择
• 2.1.2 放大器的接地方式
• 2.1.3 放大器的工作类型
• 2.1.4 电路形式
• 2.1.5 散热设计
• 2.1.6 供电和储能电路的设计
• 2.1.7 偏置电路的设计
• 2.1.8 电磁兼容设计
• 2.2 阻抗匹配网络的设计
• 2.2.1 一般设计方法
• 2.2.2 负载牵引法对微波功率管参数的提取
• 2.2.3 宽带匹配电路设计方法
• 2.3 本章小结
• 3 C波段固态功率放大器的工程设计
• 3.1 功率放大器的主要技术指标
• 3.2 微波功率器件的选择
• 3.2.1 微波功率器件概述
• 3.2.2 GaAs微波功率器件简介
• 3.2.3 选择内匹配GaAs MESFET
• 3.3 功率放大器的组成和特点
• 3.4 偏置电路的设计
• 3.4.1 栅极偏置电路
• 3.4.2 漏极馈电电路
• 3.4.3 偏置电路的工程设计
• 3.5 定序偏置电路及调制电源电路的设计
• 3.5.1 定序偏置电路
• 3.5.2 电源调制电路
• 3.6 隔直电路的设计
• 3.7 功率合成器的设计
• 3.8 功率放大器的电磁兼容和结构设计
• 3.9 本章小结
• 4 C波段功率放大器的实现和测试结果
• 4.1 C波段30W功率放大器的实物和测试结果
• 4.2 C波段300W功率放大器的测试结果
• 4.3 实验小结
• 5 结论
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献