微波固態(tài)功率合成關(guān)鍵技術(shù)研究

發(fā)布時(shí)間：2019-07-30 20:20

【摘要】：微波技術(shù)的主要研究和應(yīng)用的趨勢是向更高的頻率發(fā)展。微波具有以下一些基本特性。微波頻段較寬,頻率從300 MHz覆蓋到300 GHz,可以滿足高速數(shù)據(jù)傳輸與大容量通信的相關(guān)要求。微波功率放大器是微波技術(shù)領(lǐng)域的一項(xiàng)必要的關(guān)鍵技術(shù),目前各類功率放大器仍然處于不斷發(fā)展的狀態(tài)。從系統(tǒng)應(yīng)用角度看,單一的微波功率放大器尤其是進(jìn)入毫米波頻段的功率放大器很難滿足系統(tǒng)對輸出功率的要求,因此微波功率合成技術(shù)成為提高系統(tǒng)功率輸出的必要技術(shù)手段�，F(xiàn)階段我國微波集成電路發(fā)展迅猛,但單一微波單片集成電路(MMIC)的輸出功率仍然受到工藝和半導(dǎo)體等方面發(fā)展的極大限制,微波頻段尤其是毫米波頻段的功率合成技術(shù)的研究變得尤為重要。微波定向耦合器作為一種常用的微波器件廣泛應(yīng)用于各類微波系統(tǒng),傳統(tǒng)的定向耦合器如果實(shí)現(xiàn)較寬的帶寬需要較大的空間體積,所以解決定向耦合器小型化問題變得尤為重要。微波超寬帶帶通濾波器作為一種傳統(tǒng)的微波器件被廣泛應(yīng)用于各微波系統(tǒng)中。隨著微波系統(tǒng)對帶寬需求越來越寬,對體積要求越來越小,新型小型化超寬帶帶通濾波器的研究非常必要。本文第一章對微波技術(shù)及國內(nèi)外功率合成技術(shù)做了簡要概述。第二章介紹了固態(tài)功率合成基本原理。第三章主要介紹了寬帶平面電路功率合成,并給出了多路威爾金森功率合成器與多路T形節(jié)功率合成器的具體理論與設(shè)計(jì)方法,最后給出了結(jié)果驗(yàn)證。從測試結(jié)果可知雙路威爾金森合成網(wǎng)絡(luò)在8 GHz-16 GHz頻段內(nèi)插入損耗小于2 dB,回波損耗大于10 dB;四路威爾金森合成網(wǎng)絡(luò)在8.1 GHz-17.5 GHz頻段內(nèi)插入損耗小于4 dB,回波損耗大于9 dB。四路T形節(jié)功率合成網(wǎng)絡(luò)在8 GHz-18GHz頻段內(nèi)插入損耗小于4 dB,回波損耗大于9 dB。第四章主要針對W波段波導(dǎo)內(nèi)非諧振型電路功率合成做了詳細(xì)論述,并介紹了雙路功率合成、四路功率合成及十二路功率合成的具體設(shè)計(jì)方法與結(jié)果驗(yàn)證。從測試結(jié)果可知雙路探針功率合成背靠背網(wǎng)絡(luò)在90 GHz-95 GHz頻段內(nèi)插入損耗小于2.52 dB,回波損耗大于13.7 dB,四路環(huán)形電橋網(wǎng)絡(luò)在90 GHz-95 GHz頻段內(nèi)插入損耗小于2.56 dB,回波損耗大于12dB。第五章提出了一種基于新型孔徑陣列的小型化全Ka波段定向耦合器。在兩個(gè)平行標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)的公共寬壁間插入所提出的新型孔徑陣列得到新型小型化定向耦合器。該耦合器有寬廣的寬帶、良好的帶內(nèi)平坦度和很好的回波損耗。為了驗(yàn)證該定向耦合器,設(shè)計(jì)、加工和測量了所提出的定向耦合器。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所提出的耦合器的回波損耗和隔離度分別大于28 dB和30 dB,耦合強(qiáng)度在整個(gè)波導(dǎo)帶寬內(nèi)在-20.35 dB與-19.23 dB之間變化。耦合區(qū)域的長度僅為8.5 mm。隨后提出了一種基于新型扇形枝節(jié)加載諧振器的平面超寬帶(UWB)帶通濾波器(BPF),其中諧振器由三個(gè)扇形枝節(jié)加載而成,一個(gè)扇形枝節(jié)位于中間,另兩個(gè)對稱分布于兩側(cè)。這種扇形枝節(jié)加載結(jié)構(gòu)將諧振器的前四個(gè)諧振模式置于超寬帶通帶(3.1 GHz-10.6GHz)之內(nèi),將第五諧振模式放置于更高的頻率。為了增強(qiáng)耦合度,在該超寬帶濾波器中使用了兩個(gè)交指耦合饋線。最終實(shí)現(xiàn)了較寬的上阻帶特性和很好的帶內(nèi)S21特性。此外還給出了該濾波器的設(shè)計(jì)步驟。所提出的濾波器的測試結(jié)果和全波仿真結(jié)果一致性很好。
【圖文】：