3毫米波功率合成技術(shù)研究.pdf

1、3毫米波段單個固態(tài)器件輸出功率低，實現(xiàn)3毫米波多路高效率高功率合成對于促進該波段系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展具有深遠意義，也是當(dāng)前3毫米波技術(shù)研究的關(guān)鍵難題。本文利用波導(dǎo)低損耗傳輸特性，在3毫米波段開展波導(dǎo)-微帶多路集成功率合成技術(shù)研究，在工作帶寬、合成效率以及最大功率輸出等方面做出了較為突出的成果，具體內(nèi)容包括：
　　1.研究毫米波波導(dǎo)-微帶多路空間功率合成網(wǎng)絡(luò)。在3毫米波波導(dǎo)-微帶探針耦合理論基礎(chǔ)上，研制了3毫米波波導(dǎo)-微帶反相雙探針空間功率

2、合成網(wǎng)絡(luò)，在90-100GHz范圍內(nèi)，實測插入損耗約為2.2dB，對應(yīng)理論合成效率達86.3％。此外，本文還研制了一種適用于3毫米波段的新型波導(dǎo)-微帶同相雙探針空間功率合成網(wǎng)絡(luò)。通過采用公共地設(shè)計，雙探針?biāo)B微帶線各自具有獨立腔體空間，利于固態(tài)器件安裝。仿真結(jié)果顯示，在75-110GHz，輸入端口回波損耗優(yōu)于29dB，輸出端口相位相同，幅度差小于0.1dB。但是，由于加工誤差，所制作的雙探針耦合兩微帶線金屬接地面未緊密連接,形成空氣腔，

3、導(dǎo)致該功率合成網(wǎng)絡(luò)在75-100GHz，實測性能波動較大，與仿真結(jié)果相差甚遠。在90-100GHz，傳輸系數(shù)小于-2.6dB，損耗較大，未能實現(xiàn)低損耗波導(dǎo)-微帶過渡。
　　2.研究H面波導(dǎo)分支電橋理論，研制了可在3毫米波段應(yīng)用的H面波導(dǎo)分支電橋。將階梯式波導(dǎo)阻抗變換改進為連續(xù)式阻抗變換，減小設(shè)計中的不連續(xù)性，擴展帶寬。其次，將耦合區(qū)矩形金屬縫改為梯形金屬縫，不僅擴展帶寬，而且加強金屬縫強度，減小加工難度。所研制的3毫米波段 H面波

4、導(dǎo)分支電橋，在85-100GHz，實測輸入端口回波損耗優(yōu)于15dB，兩輸出端口信號幅度一致性良好，幅度差小于0.3dB。
　　3.研究4端口環(huán)形電橋理論，推導(dǎo)了環(huán)形電橋各臂導(dǎo)納值與環(huán)形電橋功率分配/合成性能關(guān)系，指導(dǎo)環(huán)形電橋設(shè)計。利用波導(dǎo)低損耗特性，設(shè)計3毫米波段低損耗四端口波導(dǎo)環(huán)形電橋。在4端口波導(dǎo)環(huán)形電橋研究基礎(chǔ)上，研制了5端口波導(dǎo)環(huán)形電橋。該5端口電橋具有結(jié)構(gòu)對稱、輸出端口一致性高、損耗小、工作頻帶寬等優(yōu)點，在80-98GH

5、z范圍內(nèi)，實測輸入端口回波損耗優(yōu)于14dB，輸出信號相位高度一致，幅度差小于0.35dB。
　　4.研制了3毫米波段4路功率合成放大器。該功率合成放大器采用兩級級聯(lián)的波導(dǎo)環(huán)形電橋?qū)崿F(xiàn)4路功率合成；采用單探針耦合實現(xiàn)波導(dǎo)-微帶過渡。測試結(jié)果顯示，在88.5-93.5GHz范圍內(nèi)，最大輸出功率高于450mW,在90.5GHz，最大輸出功率達551.9mW;在89.5-95GHz，合成效率高于75%,在93.5GHz，最高合成效率達84