基于SIW的W波段毫米波功率合成技术研究

摘要

高功率放大器是无线通信系统发射机中不可或缺的关键部件。随着无线通信系统向高频的快速发展，对于高频、高效、宽带、大功率的功率器件的需求与日俱增。但随着频率的增加，固态功率器件的尺寸和功率容量却在显著地减少，单个固态功率器件常常难以满足系统的需求。为此，毫米波高功率发射系统常常需要功率合成技术得以实现，其中空间功率合成技术的合成效率几乎不受合成路数的影响，在多路合成时具有显著优势。
　　本文充分结合了空间功率合成技术和新型的电磁波导波结构——基片集成波导（SIW）的优势，在毫米波高频段W波段提出了多种功率合成实施方案。本文的主要工作成果有：
　　1、在W波段将常用的矩形波导-微带探针过渡和微带-SIW直线渐变过渡相结合，设计了SIW到矩形波导的宽带探针过渡，该设计具有结构体积小、结构简单的优点。实物测试结果表明，一对过渡转换器与一段SIW所组成的背靠背结构在整个W波段的反射系数都小于-10dB，而总插损在75-106GHz的频率范围内都小于2dB，具有低损宽带的特点。
　　2、从开槽SIW的分析出发，基于行波功率合成理论，在W波段基于开槽SIW提出了一个四路行波功率合成器。该合成器工作在88—94.2GHz的频段内，插入损耗在0.34 dB到0.73dB之间，具有易集成、带宽相对较宽、插入损耗较低、合成效率较高、合成路数易扩展的特点。
　　3、基于双层SIW宽边缝隙耦合器，在W波段提出了一种双层SIW四路功率合成器。由于耦合器高隔离度的特性，以及耦合都发生在SIW内部而没有能量的泄露，该合成器具有低损宽带、合成效率高、横向尺寸小等优点。
　　4、基于多层SIW与矩形波导的过渡结构，在W波段提出了一种四层SIW四路功率合成器。该合成器采用波导内空间功率合成技术，不仅具有低损宽带、合成效率高、结构简单等优点，且其合成效率几乎不随合成路数的影响。

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第一章 绪论

1.1毫米波功率合成技术介绍

1.2 毫米波功率合成技术国内外发展动态

1.3基于SIW毫米波功率合成技术研究进展

1.4本文的结构安排

第二章 W波段基片集成波导宽带过渡研究

2.1 基片集成波导概述

2.2基片集成波导到矩形波导过渡的宽带过渡

2.3 背靠背过渡测试及测试误差分析

2.4 本章小结

第三章 基于单层SIW的功率合成技术研究

3.1 单层SIW二进制功率合成器设计

3.2 基于开槽SIW的行波功率合成技术

3.3 本章小结

第四章 基于多层SIW的功率合成技术研究

4.1 基于双层SIW耦合器的四路功率合成器设计

4.2 基于多层SIW-RW过渡结构的四路功率合成器设计

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 下一步工作建议及展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果