隨著微波、毫米波技術(shù)的不斷發(fā)展,雷達(dá)、電子對(duì)抗、通信、電磁兼容測(cè)試等領(lǐng)域?qū)ξ⒉�、毫米波放大器的需求日漸增加。本文針對(duì)微波毫米波合成器在寬帶領(lǐng)域設(shè)計(jì)難度較大且指標(biāo)惡化的情況下,提出基于微帶線和帶狀線結(jié)構(gòu)的多種合成方案設(shè)計(jì)對(duì)比的研究方法。從中得出各種寬帶合成方案的優(yōu)缺點(diǎn),總結(jié)出不同工作環(huán)境下適用的合成方案并提出優(yōu)化方向。首先對(duì)合成器的指標(biāo)進(jìn)行了研究,對(duì)影響關(guān)鍵指標(biāo)的因素以及這些因素的產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行寬帶合成方案的研究分析,主要針對(duì)威爾金森和3dB電橋合成方案進(jìn)行建模仿真。之后將仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,找出各結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)并指出不同合成方案的適用環(huán)境。選取6-18GHz漸變線威爾金森兩路合成器和0.8-6GHz多節(jié)對(duì)稱交錯(cuò)耦合器進(jìn)行實(shí)物加工,進(jìn)行有源測(cè)試鏈路的設(shè)計(jì)和時(shí)序保護(hù)電源板的設(shè)計(jì)。然后將加工的合成器進(jìn)行組裝測(cè)試。對(duì)比無源測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果。主要針對(duì)0.8-6GHz多節(jié)對(duì)稱交錯(cuò)耦合器實(shí)物測(cè)試插損相比仿真較大的原因進(jìn)行分析,根據(jù)分析結(jié)果提出改進(jìn)優(yōu)化方案。之后進(jìn)行有源測(cè)試,將測(cè)試結(jié)果與無源測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。針對(duì)6-18GHz漸變線威爾金森兩路合成器在有源測(cè)試過程中出現(xiàn)... 

【文章來源】：西南科技大學(xué)四川省

【文章頁(yè)數(shù)】：59 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

駐波比與功率反射對(duì)照表

第三章功率合成器的設(shè)計(jì)9第三章功率合成器的設(shè)計(jì)第二章對(duì)功率合成器的指標(biāo)進(jìn)行了相應(yīng)的介紹，并且制定了相應(yīng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。本章將在上一章鋪墊以及計(jì)劃下，針對(duì)0.8-6GHz和6-18GHz進(jìn)行功率合成器的建模仿真。仿真優(yōu)化完成之后將不同方案的仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，最后在條件允許的情況下將部分仿真設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)加工。3.1多節(jié)變阻威爾金森威爾金森分配器的功能是將信號(hào)分為若干路。信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)等分和按照一定比例分配，本次設(shè)計(jì)主要研究威爾金森二等分功率分配器。此次設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)50Ω作為系統(tǒng)的特性阻抗。為保證信號(hào)輸入端口以及兩個(gè)輸出端口沒有信號(hào)反射，在進(jìn)行功率分配時(shí)要進(jìn)行阻抗匹配設(shè)計(jì)。最常用的阻抗匹配方法為λ/4阻抗變換，λ/4為所傳輸信號(hào)波長(zhǎng)的1/4，單節(jié)二等分威爾金森功率分配器原理如圖3-1所示。圖3-1單節(jié)二等分威爾金森功分合成器輸入線1的特性阻抗為Z0,兩個(gè)輸出線2和3的特性阻抗也為Z0，中間λ/4線的特性阻抗為Z1。要做到輸入端口無信號(hào)反射，兩條輸出線經(jīng)λ/4變阻后的并聯(lián)輸入導(dǎo)納就必須與輸入線并聯(lián)導(dǎo)納相等[13]，如公式3-1所示。10=2012(3-1)經(jīng)計(jì)算Z1=√2Z0，不同頻率信號(hào)的四分之一波長(zhǎng)是不一樣的，因此單節(jié)威爾金森功分結(jié)構(gòu)只適用于窄帶信號(hào)。本論文主要研究寬帶功率合成器，因此所使用的阻抗變換方法也必須適用于寬頻帶。一般采用增加λ/4線的節(jié)數(shù)來實(shí)現(xiàn)寬頻帶阻抗變換，多節(jié)阻抗變換結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。

西南科技大學(xué)碩士學(xué)位論文10圖3-2多節(jié)四分之一波長(zhǎng)阻抗變換器Z0、Z1…Zn+1為歸一化特性阻抗；R為經(jīng)變阻之后的歸一化阻抗；θ為四分之波長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的角度，其值如公式3-2所示[14]。公式中k為信號(hào)的傳播常數(shù)；Γ1、Γ2...Γn+1為各節(jié)特性阻抗跳變時(shí)所產(chǎn)生的反射系數(shù)，其值如公式3-3所示。公式3-4中，L為二端口網(wǎng)絡(luò)的插入衰減，當(dāng)傳輸網(wǎng)絡(luò)處于無損理想狀態(tài)時(shí)，L值為1。S12為系統(tǒng)散射矩陣的S參量，ε為過量衰減，為減小變阻過程中的功率損耗。ε值應(yīng)越小越好，理想值為0，但是對(duì)于一定帶寬來說不可能所有頻點(diǎn)的ε值都為0。θ=K×λ4(3-2)Γ=11(3-3)L=1+1|12|2|12|2=1+(3-4)經(jīng)一系列矩陣運(yùn)算后，ε值由公式3-5可得。對(duì)于中心頻率，θ為π/2，ε值此時(shí)為0，L值為1，可以達(dá)到理論理想狀況下的無耗變阻。ε=(1)242(3-5)切比雪夫多項(xiàng)式和最大平坦度多項(xiàng)式可以為多節(jié)變阻器提供設(shè)計(jì)方法�？梢酝ㄟ^計(jì)算得出頻率的相對(duì)帶寬以及中心頻率，根據(jù)變阻前后的阻抗值可以計(jì)算出阻抗比，然后根據(jù)切比雪夫變阻器的帶內(nèi)阻抗比和駐波比及相對(duì)帶寬的關(guān)系表即可計(jì)算出每節(jié)λ/4線的特性阻抗[15]。3節(jié)跟4節(jié)相對(duì)帶寬和駐波比及阻抗比的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3-1與表3-2所示。表3-13節(jié)變阻器駐波比與相對(duì)帶寬和阻抗比的對(duì)應(yīng)關(guān)系RWq0.20.40.60.81.01.21.251.001.001.011.021.031.061.501.001.001.011.031.061.111.751.001.001.021.041.081.162.001.001.011.021.051.111.202.501.001.011.031.071.141.283.001.001.011.031.081.181.35表中R為阻抗比，Wq為相對(duì)帶寬。公式3-6中，Wq為頻段相對(duì)帶寬，λg1和λg2為頻帶邊緣的傳輸線波長(zhǎng)。=2(121+2)(3-6)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]2～6 GHz 100 W寬帶GaN固態(tài)功率放大器設(shè)計(jì)[J]. 來晉明,羅嘉.  固體電子學(xué)研究與進(jìn)展. 2019(04)
[2]全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)駐波比故障淺析[J]. 張曉軒.  科技傳播. 2019(15)
[3]6～18 GHz帶狀線漸變結(jié)構(gòu)3 dB耦合器的設(shè)計(jì)[J]. 薛強(qiáng),謝鴻全,夏祖學(xué),蔡鐘斌.  西南科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(03)
[4]S-C頻段寬帶250W功率放大器的設(shè)計(jì)[J]. 陳昱宇,劉聞,李棟.  電子技術(shù)與軟件工程. 2018(07)
[5]寬帶帶狀線定向耦合器的設(shè)計(jì)分析[J]. 胡南.  科技視界. 2017(33)
[6]6GHz-18GHz大功率高效率功率合成模塊設(shè)計(jì)[J]. 劉亞威,宋大為,王雁翔,史磊,祝大龍,劉德喜.  遙測(cè)遙控. 2017(06)
[7]4路寬帶Wilkinson功分器設(shè)計(jì)[J]. 孫利民,潘成勝,韓華珍.  數(shù)碼設(shè)計(jì). 2017(04)
[8]高頻通電導(dǎo)線間電磁感應(yīng)及趨膚效應(yīng)系列實(shí)驗(yàn)研究[J]. 張晴,倪敏,鄭源明,馬麗娜.  大學(xué)物理. 2015(03)
[9]寬頻帶高平坦度定向耦合器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 趙永紅,范維.  甘肅科技. 2014(18)
[10]毫米波分支線定向耦合器的設(shè)計(jì)與優(yōu)化[J]. 張維昊,張春榮,李良,段軍.  火控雷達(dá)技術(shù). 2014(01)

博士論文
[1]工程機(jī)械散熱模塊傳熱性能研究[D]. 劉佳鑫.吉林大學(xué) 2013

碩士論文
[1]分支線定向耦合器寬帶化和諧波抑制的設(shè)計(jì)和研究[D]. 史博文.南京郵電大學(xué) 2018
[2]對(duì)稱耦合器綜合優(yōu)化方法與小型化研究[D]. 何力.西安電子科技大學(xué) 2015
[3]耦合微帶線定向跨耦合器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[D]. 秦立峰.華中科技大學(xué) 2015
[4]寬帶耦合線定向耦合器的綜合與設(shè)計(jì)[D]. 董文慶.電子科技大學(xué) 2014
[5]短波超短波寬帶天線及阻抗匹配技術(shù)[D]. 邊明明.西安電子科技大學(xué) 2014
[6]金屬材料的熱膨脹特性研究[D]. 操龍飛.武漢科技大學(xué) 2013
[7]微波功率放大器的研究與設(shè)計(jì)[D]. 林騰.電子科技大學(xué) 2013
[8]LTCC的性能研究[D]. 丁永旺.西安電子科技大學(xué) 2013
[9]帶狀線定向耦合器的分析與設(shè)計(jì)[D]. 周萌.西安電子科技大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3581694