ka波段功率分配合成网络设计论文

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1、电子科技大学硕士学位论文Ka波段功率分配合成网络设计姓名：赵楠申请学位级别：硕士专业：电磁场与微波技术指导教师：唐宗熙20100501摘要功率放大器是毫米波通信系统中的重要组成部分，它的输出功率大小决定了发射机的工作半径。在ka波段，传统的功率放大器采用电真空器件，发射功率大，但工作电压高，稳定性低，而且维护成本高。近年来，随着毫米波MMIC芯片的发展，毫米波固态功率合成技术成为了研究热点之一。功率合成技术是指通过功率分配合成网络将多个固态放大器件的输出功率合成，从而达到较大的功率电平，实现可靠性高的大功率输出。与传统的电真空器件相

2、比，功率合成放大器具有更高的稳定性，使用寿命更长，维护简单的优点。常用的波导功率分配／合成结构均为二进制式功分结构，例如T型结，波导3dB定向耦合器，这类技术较为成熟，具有设计简单，易于模块化的特点。但在多路合成时，带宽有限，同时体积和损耗成倍加大，影响合成效率。相对而言，链式合成技术在多路合成时体积较小，易于散热，合成效率较高，但由于设计较为复杂且对工艺要求较高，相关的理论和实验研究相对较少。本文介绍了功率合成技术的基本理论，分析了比较常用的波导T型结、波导3dB定向耦合器以及波导微带过渡技术的工作原理。在此基础上，设计制作了ka

3、波段的波导微带探针过渡，以及T型结、波导3dB定向耦合器的一分二功率分配合成结构，实测结果与仿真结果较好吻合。基于链式功率合成原理，设计并制作了一款结构新颖的八路波导链式功率分配／合成结构。该结构基于行波式波导功分原理，实现等相位功率分配／合成，具有宽带，高合成效率的特点。从仿真结果来看，在26．5GHz．35GHz范围内，幅度相位得到了较好的一致性，背靠背平均插损小于O．5dB，理论合成效率92％以上，由于加工精度及装配误差，实物测试结果在29GHz．36．5GHz范围内插损小于3dB，合成效率70．8％，与仿真结果有略微偏差。关

4、键词：功分器，开槽波导，链式合成，宽带ABSTRACTPoweramplifierisanimportantpartofMillimeterwavecommunicationsystem，itsoutputpowerdeterminedtheworkingradusofsystem．Intheka—band，thetraditionalpoweramplifierusingelectricvacuumdevices，thetransmitpowerishighbutlargerinvolume，poorstability，andth

5、emaintenanceiscomplexandcostly．Inrecentyears，withthedevelopmentofmillimeter-waveMMICchip，millimeter-wavesolid—statepowercombiningtechnologyhasbecomearesearchhotspot．PowercombiningtechnologyistocombinetheoutputpowerofseveralMMICchipsthroughapowerdivide／combinenetworkino

6、rdertoachievehighpoweroutput．Comparewiththetraditionalelectricvacuumdevices，ithasahigherstability,smallersize，longerlifeandeasyofmaintenance．Commonlyusedpowerdivide／combinestructurearebinary—typewaveguidepowercombingstructures，suchasT-junction，waveguidedirectionalcoupl

7、er．Suchstructuresarepopularinengineering，thedesignissimple，andeasy-to．modular,buthardtoachievewidebandwidthwhenmulti—channelcombine，plus，volumeandthelossincreasedexponentiallywhichaffectthecombineefficiency．Incontrast，chainstylecombiningtechnologyhasahighcombineefficie

8、ncyandeasytoheat，butduetothedesignprocessiscomplexandrequirehighmachiningprecision，thecorrespondingtheoreticalandexpe