论文摘要
输出功率的能力一直是毫米波系统的关键。毫米波功率源包括电真空源和固态源两类,后者与前者相比,具有体积小、重量轻、电源电压低、寿命长等优点,但是单个放大器输出功率有限。本论文针对当前越来越多的毫米波系统对大功率固态源的需要,重点研究了一种高集成度固态合成放大电路的关键技术。采用计算分析的方法讨论了两路合成信号的幅度、相位不平衡及电路损耗对合成效率的影响,结果显示对于理想合成器,两路合成信号幅度差小于3dB,相位差在30°以内时可以得到理论上高于90%的合成效率,以及电路损耗使得合成效率的恶化最严重;采用网络分析的方法比较、分析了三端口网络和四端口网络的特性,针对三端口功率分配/合成网络隔离度不高、各端口无法完全匹配的缺点,将四端口3dB分支波导合成器引入到功率合成器中作为功率分配/合成网络,使得各端口达到了完全匹配,在30-40GHz频带上两路输出隔离度达到了15dB以上;针对波导合成器的非对称结构,采用计算分析的方法讨论了波导合成器引入的幅相不平衡对合成器的影响,结果显示在端口完全匹配且理想隔离的前提下,波导合成器等定向耦合器输出端引入的相位不平衡对合成效率没有影响,幅度不平衡影响也较小,在放大器处于饱和工作状态时,幅度差为3dB,合成效率仍可高于97%;为了提高系统集成度,设计了一款波导—微带双层探针过渡结构,在完成波导—微带过渡的同时进行了一次功分,仿真回波损耗高于20dB,此结构结合3dB分支波导合成器最终实现了低插损的两级四路功率分配/合成网络,实测插损在30-40GHz频带上小于1.5dB,中心频点上插损仅为0.5dB;由于微组装工艺质量对毫米波频段的功率合成器电性能有很大影响,本文介绍了毫米波微组装工艺,进而借助电磁仿真工具研究了金丝互连对传输性能的影响;最终利用四片AMMC-5040作为放大器单元,实现了工作在33-37GHz范围的毫米波功率合成器,合成效率高于80%。论文完成的工作,对Ka波段固态功率合成的工程化有较大的参考价值。
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标签：功率合成论文; 面分支波导合成器论文; 合成效率论文; 功分器论文;