同轴波导基毫米波空间功率合成技术

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1、摘要大功率毫米波源是毫米波雷达、通讯、干扰机、精确武器制导系统发射前端的核心部件。毫米波固态器件以其直流电压低、可靠性高、抗冲击性能强、电路结构紧凑、尺寸小、重量轻等优点而倍受重视。然而随着频率升高，单个固态器件的功率输出迅速降低，难于满足实际应用要求。通过组合多个相干工作固态器件或叠加多个分离器件输出功率的功率合成方法是提高毫米波系统输出功率电平的有效方法，得到非常广泛的应用。传统的混合功率合成电路，如Wilkson功分器、Lange耦合器和分支线耦合器等，在微波毫米波频段由于功率合成效率低、工作带宽窄等一些固有的缺陷已不适用。为了满足

2、上述需求，各种新型功率合成技术不断出现，如准光功率合成以及基于波导的空间功率合成技术等。这些新型功率合成技术与传统技术相比，具有插入损耗低、合成效率高等优势。本文对矩形波导、同轴波导基、基片集成波导基毫米波空间功率合成及其固态功率放大技术进行了设计仿真和实验研究，取得以下研究成果：1．设计了一种新型的基于波导的四路空间功率合成器，通过一分四波导功率分配／合成网络设计出基于波导的四路功率合成放大器。这种合成器电路能够直接将四只器件的功率一步合成，功率合成不需要通过几级，具有较低的插入损耗，可获得较高的功率合成效率，是一种宽带高效率功率合成电

3、路。2．对矩形波导．对极鳍线．微带过渡进行了研究，设计出了一种加工容易的宽带过渡结构。通过对过模同轴波导堆叠型功率合成结构仿真，仿真设计出了KA频段八路宽带功率合成电路。仿真结果表明合成器在25．44GHz频段内，背靠背仿真插入损耗小于0．3dB。3．设计了一种新型的宽带波导．基片集成波导过渡结构，背靠背测试结果表明该过渡在26．5．40GHz带宽内插入损耗小于1．5dB。仿真设计出一种基于过模同轴波导．基片集成波导的宽带功率分配／合成电路。仿真结果表明合成器在26．5．40GHz频段内，背靠背仿真插入损耗小于0．6dB。关键词：空间功率

4、合成技术，同轴波导，基片集成波导，毫米波ABSTRACTHighpowerMillimeterwavesourceistheKeycomponentoftheMillimeterwaVerad甄Communication,Disturbmachine，accuratemissileguidedsystem’stransmitter矗ont．end．Solid．statedevicearetakenmuchcountofitslowDirectCurrentVoltage，highReliability,wellShockresistanc

5、e，compactcircuitStructure，smallDimension,LightWeight．However，aStheincreaseoffrequency,theoutputpowerfromanindividualsolid．statedevicerapidlydecreased，ofapplication．ThepowercombinetechniquewhichCallnotmeettherequirementswhichcombiningtheoutputpowerofmuchn啪berofcorrelations

6、olid—statedeviceorseparatedevicearetheefficiencymethodtoenhancetheoutputpowerofthemillimeterwavesystem，ISwildlyused·Conventionalhybrid．typepower-combiningcircuits，suchastheWilksonpowerdivider．Langecoupler,andbranch—linecoupler,sufferfromlowpower_combiningefficiencYandnarr

7、owbandwidthatmicrowaveandmillimeterfrequencies·Tomeettheserequirements，varioustechniques，suchasquasi-opticalandwaveguide-basedspatialpower．combiningapproaches，havebeenproposedatthesefrequencies·Thesetechniquesarepreferredovertraditionalcorporatecombinersbecauseoftheirlowi

8、nsenionloss，andtheirmghpower-combiningefficiency．Therectanglewaveguide．based。coaxialwaveguide-ba