微波功率合成器研究

摘要

在微波通信和雷达发射系统中，单个固态源所能提供的功率受限于工艺水平而无法输出大功率。目前有效的方法是采用功率合成方案以实现大功率输出。深空测控通信中，上、下行的数据传输是不对称的，上行主要用于遥控，故误码率较低，一般选用S和X频段，这是为了确保遥控信号的高可靠性和低衰减性。因此，有必要对该频段功率合成技术进行研究，为发射机提供良好的功率合成器件。 本论文对多种功率合成方法进行调研，综述国内外常见的功率合成技术，从芯片级功率合成、电路级功率合成到空间功率合成，阐明大功率合成技术的研究意义和发展趋势。以固态电路为主要研究对象，对功率合成器件及合成系统进行了探索性的研究，提出了具有一定创新性的新思路。文章的内容主要包括： 1、讨论了影响功率合成效率的因素，包括：合成网络插损，合成信号的幅度、相位差异对合成效率的影响，并给出了定量分析结果； 2、采用奇偶模方法设计出一种8路微带合成器，通过ADS微波设计软件仿真表明：频带内传输系数达到9dB，反射系数达到20dB，隔离度达到25dB；通过仿真优化给出具体设计参数，在此基础上加工出实物。实测表明：频带内驻波比VSWR＜1.25，插损小于0.2dB，隔离度优于20dB； 3、对目前大功率合成通用的方法-多探针合成技术进行研究，提出一种同轴波导合成结构，通过高频电磁场仿真软件HFSS，仿真表明：驻波比VSWR＜1.25，插损小于0.1dB。

目录

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第一章绪论

1.1微波功率合成研究意义

1.2微波功率合成技术综述

1.2.1芯片合成技术

1.2.2电路合成技术

1.2.3空间功率合成技术

1.3本论文主要工作

第二章微带合成理论

2.1微带线结构

2.1.1微带线结构

2.1.2微带传输模式

2.1.3微带的尺寸选择

2.1.4微带特性阻抗

2.2微带合成理论

2.2.1 Wilkinson功分/合成器理论

2.2.2奇偶模理论

2.3矩量法原理

2.3.1基本解法

2.4.2基函数和权函数的选择

第三章波导合成理论

3.1同轴波导工作模式及传输特性

3.1.1同轴波导中的TEM波型

3.1.2同轴波导中的高次波型

3.1.3同轴线的特性阻抗

3.2同轴线尺寸的选择

3.3波导合成理论

第四章功率合成效率研究

4.1功率合成效率的定义

4.2插损对合成效率的影响

4.3幅度、相位离散对合成效率的影响

第五章八路微带合成器的设计

5.1课题设计指标要求

5.2建模仿真实现

5.3实验结果分析

第六章四路波导合成器的设计

6.1课题设计指标要求

6.2建模仿真实现

6.3实验结果分析

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果