8mm波导空间固态高功率合成技术研究

摘要

随着固态器件在微波毫米波系统中越来越广泛的应用，对固态器件的输出功率提出了更高的要求，为了满足微波毫米波发射系统对大功率的要求，功率合成技术是目前提高系统输出功率的常用的，也是非常有效的方式。
　　本文主要基于波导内空间功率合成方式对Ka波段毫米波固态高功率合成技术进行了研究，并且从功率合成网络的幅度相位不一致性等方面，对影响功率合成效率的主要因素进行了分析。采用奇偶模理论及等效电路的方法对常用的Wilkinson电桥等结构进行了理论分析。
　　设计了基于rat-race矩形波导电桥的4路高增益功率合成放大器，在32GHz处增益达到最大为50.2dB；在30-37GHz频段，饱和功率为38.6-41.4dBm，合成效率大约为72.1％-95.1%。
　　同时，设计了基于分支线波导电桥的8路高功率合成功放子模块，从30-36GHz的频段内，饱和输出功率均大于43dBm(20W)，在32GHz频点获得最大饱和输出功率44.9dBm（30.9W），在32GHz和36GHz处合成效率达到最大92.7%。从而为Ka波段毫米波固态高功率合成技术的研究奠定了基础。
　　最后，运用多级级联方式，采用电路级功率合成与波导内空间功率合成相结合的混合合成方法，利用8路高功率合成功放子模块研制出了32路高功率合成放大器，我们采用脉冲工作方式对该功率放大器进行了测试。在31-37GHz频率范围内，饱和输出功率为47.9-50.5dBm，在32GHz和34.5GHz处达到最大，输入脉冲信号占空比0.5%的情况下，最大饱和功率为50.5dBm；合成效率大约为76.7%-90.1%。

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第一章 绪 论

1.1 毫米波固态功率合成技术的研究意义

1.2 国内外发展动态

1.3 课题简介

第二章 功率合成放大技术研究

2.1 固态功率合成技术简介及分类

2.2 功率合成效率研究

2.3 本章小结

第三章 毫米波固态高功率合成放大器的研究与设计

3.1 MMIC功率放大器简介

3.2 功率合成技术的选择

3.3 4路功率合成放大器的设计

3.4 8路高功率合成功放子模块的设计

3.5 四路分支线波导功率分配/合成网络的设计

3.6 32路高功率合成放大器的设计

3.7 本章小结

第四章 毫米波固态高功率合成放大器的实现与测试

4.1 微带电路及MMIC的安装

4.2 4路功率合成放大器的实现与测试

4.3 8路高功率合成功放子模块的设计与测试

4.4 四路分支线波导功率分配/合成网络的实测结果

4.5 32路高功率合成放大器的实现与测试

4.6 国内外毫米波固态功率合成放大器测试结果比较

4.7 本章小结

第五章 结束语

5.1 本文的工作总结

5.2 下一步的工作展望

致谢

参考文献

硕士期间取得的成果