超宽带固态功放技术研究

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1、西南科技大学研究生学位论文超宽带固态功放技术研究＇年级２０１５姓名强石硕士申请学位级别专业物理学指导教师谢鸿全教授ClassifiedIndex:TN722U.D.C:621.38SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisTheResearchofUltraBroadbandSolidstatePowerAmplifierTechnologyGrade:2015Candidate:XueQiangAcademicDegreeAppliedfor:MasterDeg

2、reeSpeciality:PhysicsSupervisor:ProfessorXieHongquanJun．10．2018西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要固态功放是一种基于半导体芯片制作而成的功率放大器，其与传统的电真空功率放大器相比具有体积小，寿命长，故障率低的优点，因此被广泛应用于雷达系统、卫星通信、测试控制等领域。研制宽频带，高功率的固态功放是固态功放设计中不断追求的一个设计目标，在此背景下，本论文对超宽带固态功放进行了研究与设计，主要在6-18GHz工作频段内，实现两路功率合成。研究基于功率合成技术，首先介绍了3种常见的功率合成方式，包括管芯合成、电

3、路合成和空间合成，并着重分析了功率合成时幅度差和相位差对合成效率的影响，然后通过理论分析、仿真设计和实物测试研制了两款6-18GHz功分/合成单元，分别是两路威尔金森功分器和一种新型渐变带状线结构3dB电桥，随后为保证固态功放特有的加电顺序，研制了一款新型时序保护电路；为保证功放模块良好散热，对热设计过程进行了详细计算分析；为改善链路幅度不平衡度，设计并调试了一款宽带均衡器。在以上工作的基础上，对6-18GHz两路固态功放进行了完整功率合成和级联测试，最终标明：在6-12GHz频段内，功放系统饱和输出功率大于43dBm，在12-18GHz频段内，饱和功率大于42dBm，

4、在全频段内功放的整体幅度不平度<±5.5dB，增益>40dB，功率附加效率>15%。本论文在超宽带3dB耦合器、时序保护电路、热设计、均衡器技术上进行了某些创新性研究，为超宽带固态功放技术的研究提供了一些参考。关键词：固态功放超宽带功率合成耦合器均衡器西南科技大学硕士研究生学位论文第II页ABSTRACTSolidstatepoweramplifierisakindofpoweramplifierbasedonsemiconductorchip．Comparedwithtraditionalelectricvacuumpoweramplifier，solidstatep

5、oweramplifierhastheadvantagesofsmallsize，longlife，andlowfailurerate，soitiswidelyusedinradarsystems，satellitecommunications，andtestcontrolAndotherfields．Thedevelopmentofwide-band，high-powersolid-statepoweramplifiersisaconstantpursuitofadesigngoal．Underthisbackground，theresearchanddesignof

6、ultra-broadbandsolid-statepoweramplifiersaremainlycarriedoutinthe6-18GHzoperatingfrequencybandtorealizetwo-waypowersynthesis．Theresearchisbasedonpowersynthesistechnology．Itfirstintroducesthreecommonpowersynthesismethods，includingdiesynthesis，circuitsynthesis，andspacesynthesis．Italsofocus

7、esontheanalysisoftheeffectofamplitudeandphasedifferenceonthesynthesisefficiencyduringpowersynthesis．Then，throughthetheoreticalanalysis，simulationdesignandphysicaltest，two6-18GHzpowerpoints/syntheticunitsweredeveloped，whichweretwowayWilkinsonpowerdividersandanew90°HybridCo