本文關(guān)鍵詞：X波段高功率高效率功率放大技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： X頻段 GaN功率合成放大器 漸變線型Wilkinson功分器 改進(jìn)型波導(dǎo)魔T 合成效率

【摘要】：功率放大技術(shù)是微波領(lǐng)域的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),放大器也是微波發(fā)射系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。微波固態(tài)功放具有偏置電壓低、體積小、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、電子對抗、無線通信裝置及專用測試系統(tǒng)等設(shè)備,其總體趨勢是向著更高頻段的高功率、高效率發(fā)展,然而,單個器件的輸出功率難以滿足功放模塊多元化的任務(wù)需求,因此功率合成技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的具體途徑之一,具有重要的研究價值和廣闊的發(fā)展前景。本文針對高功率、高效率的寬帶微波功率合成放大技術(shù)進(jìn)行研究,展開了如下工作：采用漸變線型Wilkinson功分器,改善傳統(tǒng)Wilkinson電橋工作帶寬較窄的特性,使其能夠覆蓋整個X波段。以單個余弦平萬漸變線Wilkinson功分器為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)出兩級四路功率分配/合成網(wǎng)絡(luò),該結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于通過合理布局分配網(wǎng)絡(luò)與合成網(wǎng)絡(luò)的微帶線長度,縮短合成路徑,減小損耗,從而提高合成效率。對實(shí)物進(jìn)行測試：輸入端回波損耗大于13dB,合成網(wǎng)絡(luò)的損耗僅為0.3-0.4dB,合成效率高于91%。設(shè)計(jì)了一種新型的波導(dǎo)魔T結(jié)構(gòu),對位于雙T波導(dǎo)接頭處的椎體匹配元件進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)定,以改善帶寬。改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)相對帶寬可達(dá)40%。以此為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了基于改進(jìn)型波導(dǎo)魔T的空問功率分配/合成網(wǎng)絡(luò),新網(wǎng)絡(luò)結(jié)合了低插損、高效率與寬頻帶的優(yōu)點(diǎn),較之微帶電路其性能更佳。測試結(jié)果顯示：在8-12GHz內(nèi),輸入端回波損耗大于13dB,分配/合成網(wǎng)絡(luò)整體插損0.25-0.5dB,合成部分小于0.25dB；合成效率高于94%。合理地選擇國產(chǎn)GaN功放芯片,結(jié)合改進(jìn)型波導(dǎo)魔T結(jié)構(gòu),完成X波段功率合成放大器的研制。經(jīng)測試表明,在X全頻段,此四路合成放大器飽和輸出功率大于178W,功率增益大于36dB,合成效率大于89%,功率附加效率大于39%。
【關(guān)鍵詞】：X頻段 GaN功率合成放大器 漸變線型Wilkinson功分器 改進(jìn)型波導(dǎo)魔T 合成效率
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN722.75
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-24
• 1.1 引言11-12
• 1.2 功率合成技術(shù)簡要介紹12-18
• 1.2.1 芯片式功率合成13-14
• 1.2.2 電路式功率合成14-17
• 1.2.3 空間功率合成17
• 1.2.4 混合式功率合成17-18
• 1.2.5 其它功率合成形式18
• 1.3 功率合成技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)18-22
• 1.3.1 國外發(fā)展動態(tài)18-20
• 1.3.2 國內(nèi)發(fā)展動態(tài)20-22
• 1.4 課題主要工作及本文章節(jié)安排22-24
• 第二章 功率合成技術(shù)原理分析24-39
• 2.1 功放單元技術(shù)指標(biāo)理論分析24-25
• 2.1.1 輸出功率24
• 2.1.2 功率效率和功率附加效率24-25
• 2.1.3 回波損耗與端口駐波比25
• 2.1.4 工作頻段與帶寬25
• 2.2 功率合成網(wǎng)絡(luò)理論分析25-30
• 2.2.1 功率合成網(wǎng)絡(luò)增益特性分析25-27
• 2.2.2 無耗功率分配/合成網(wǎng)絡(luò)參數(shù)分析27-29
• 2.2.3 功率合成放大中的失效性分析29-30
• 2.3 功放合成技術(shù)效率分析30-37
• 2.3.1 合成效率理論分析30-31
• 2.3.2 電路損耗對合成效率的影響31-33
• 2.3.3 幅度和相位的不平衡度對合成效率的影響33-35
• 2.3.4 多級功放級聯(lián)整體效率分析35-37
• 2.4 提高合成效率的有效方法37-38
• 2.5 本章小節(jié)38-39
• 第三章 微帶集成寬帶功率合成技術(shù)研究39-52
• 3.1 微帶線的主要特性簡述39-44
• 3.1.1 微帶線的傳輸模式39-40
• 3.1.2 微帶線的特性阻抗40-42
• 3.1.3 微帶線的功率容量42
• 3.1.4 微帶線的損耗42-44
• 3.2 Wilkinson功分器分析與設(shè)計(jì)44-48
• 3.2.1 傳統(tǒng)Wilkinson功分器簡介44-45
• 3.2.2 余弦平方漸變線型Wilkinson功分器分析與設(shè)計(jì)45-47
• 3.2.3 漸變線型Wilkinson功分器的測試47-48
• 3.3 基于漸變線型Wilkinson功分器的四路功率合成網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)48-51
• 3.4 本章小結(jié)51-52
• 第四章 寬帶波導(dǎo)魔T空間功率合成技術(shù)研究52-63
• 4.1 波導(dǎo)魔T用做功分器的特性分析52-54
• 4.1.1 波導(dǎo)魔T的理論分析52-53
• 4.1.2 波導(dǎo)魔T的調(diào)配元件53
• 4.1.3 波導(dǎo)魔T的匹配負(fù)載53-54
• 4.2 改進(jìn)型波導(dǎo)魔T的設(shè)計(jì)與仿真54-56
• 4.3 波導(dǎo)-微帶單探針過渡結(jié)構(gòu)分析56-59
• 4.3.1 單個波導(dǎo)-微帶單探針過渡結(jié)構(gòu)分析56-58
• 4.3.2 波導(dǎo)-微帶單探針過渡背靠背結(jié)構(gòu)分析58-59
• 4.4 改進(jìn)型波導(dǎo)魔T功率分配/合成網(wǎng)絡(luò)分析59-62
• 4.4.1 改進(jìn)型波導(dǎo)魔T功率分配/合成網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與仿真59-60
• 4.4.2 改進(jìn)型波導(dǎo)魔T功率分配/合成網(wǎng)絡(luò)實(shí)物測試60-62
• 4.5 本章小結(jié)62-63
• 第五章 X全頻段功率合成放大器的實(shí)現(xiàn)與測試63-72
• 5.1 課題研究目標(biāo)63
• 5.2 X波段寬帶MMIC功放芯片的選擇63-66
• 5.2.1 第三代半導(dǎo)體材料及器件簡介63-64
• 5.2.2 功率合成放大器合成級功放單片選擇64-65
• 5.2.3 功率合成放大器驅(qū)動級功放單片選擇65-66
• 5.3 X波段功率合成放大器分配/合成網(wǎng)絡(luò)方案選取66
• 5.4 X波段功率合成放大器的測試及分析66-70
• 5.4.1 輸入駐波的測試68
• 5.4.2 輸出功率的測試68-69
• 5.4.3 功率增益和效率的測試69
• 5.4.4 測試總結(jié)69-70
• 5.5 本章小結(jié)70-72
• 第六章 結(jié)論72-73
• 致謝73-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 攻碩期間取得的研究成果78

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