由于氧氣分子諧振使V波段在空氣中出現(xiàn)了較大的衰減,這一特性使V波段廣泛的應(yīng)用于衛(wèi)星通訊與地面近距離通信。但V波段由于頻率高,造成芯片尺寸更小,熱量更集中,散熱變得更困難等原因,使得單個(gè)固態(tài)器件的輸出功率低,很難滿足大距離作用范圍等要求,若要滿足發(fā)射系統(tǒng)大功率輸出的要求,功率合成是最為有效的方式,本文針對(duì)V波段功率合成技術(shù)展開了實(shí)驗(yàn)與探究,本文的主要工作與成果有:1、對(duì)功率合成單元進(jìn)行了探究,針對(duì)波導(dǎo)微帶雙探針結(jié)構(gòu)、E面波導(dǎo)耦合電橋、H面裂縫電橋、環(huán)形電橋、魔T進(jìn)行了具體的分析與仿真,分析出其各自的優(yōu)缺點(diǎn),適用范圍;并針對(duì)環(huán)形電橋、魔T進(jìn)行了實(shí)物加工與測(cè)試,為后續(xù)功率合成網(wǎng)絡(luò)的選定奠定了基礎(chǔ)。2、根據(jù)指標(biāo)、現(xiàn)有的可選芯片確定了8路功率合成放大器,大致分為驅(qū)動(dòng)放大器、功率分配網(wǎng)絡(luò)、單元功放、功率合成網(wǎng)絡(luò)這四部分,驅(qū)動(dòng)放大器與單元功放均采用GAPZ0039,在文章后半部分對(duì)功率合成網(wǎng)絡(luò)展開了探究,分別對(duì)基于波導(dǎo)魔T的8路合成網(wǎng)絡(luò)、基于E面波導(dǎo)耦合器的4路鏈?zhǔn)胶铣删W(wǎng)絡(luò)、基于波導(dǎo)環(huán)形電橋的8路合成網(wǎng)絡(luò)三者進(jìn)行了理論與仿真分析,對(duì)比分析其優(yōu)缺點(diǎn)、可行性,最終決定采用基于波導(dǎo)環(huán)形電橋的8路合成網(wǎng)絡(luò)作為功率合成網(wǎng)絡(luò)。3、在決定采用基于波導(dǎo)環(huán)形電橋的8路合成網(wǎng)絡(luò)作為功率合成網(wǎng)絡(luò)之后,我們對(duì)其進(jìn)行了加工測(cè)試,測(cè)得在66GHz-68GHz的頻段范圍內(nèi),其背靠背結(jié)構(gòu)的回波損耗抑制在-15dB以下,插入損耗也抑制在2.8dB以內(nèi),8路合成網(wǎng)絡(luò)插入損耗在1.4dB以內(nèi);總體上來(lái)說(shuō)體積小且性能優(yōu)良,適合作為本功率合成放大器的合成網(wǎng)絡(luò)。4、完成了對(duì)單路功率放大器與功率合成放大器增益與功率的測(cè)試。測(cè)得單路功率放大器在66GHz-68GHz的頻帶范圍內(nèi),小信號(hào)增益在14.1dB-15.2dB的范圍內(nèi),在輸入信號(hào)源最大功率時(shí),輸入到功率放大器的信號(hào)功率在9dBm左右,輸出功率在21.7dBm-23dBm之間。測(cè)得功率合成放大器在66GHz-68GHz的頻帶范圍內(nèi),小信號(hào)增益在26.7dB-27.6dB的范圍內(nèi),在輸入信號(hào)源最大功率時(shí),對(duì)應(yīng)輸出功率在31.1dBm-32.2dBm的范圍內(nèi)。對(duì)功率合成放大器的合成效率進(jìn)行了計(jì)算,其在66GHz-68GHz的頻段范圍內(nèi),合成效率平均在80%左右。5、對(duì)V波段大規(guī)模高功率合成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了探究。對(duì)傳統(tǒng)基于圓波導(dǎo)TE01模徑向功率分配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了仿真,發(fā)現(xiàn)了其存在的缺點(diǎn),即輸出帶內(nèi)存在尖峰的問(wèn)題,分析了發(fā)生此種現(xiàn)象的原因,并得到了驗(yàn)證。在發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因以后,提出了一種改進(jìn)型的基于徑向波導(dǎo)功率合成網(wǎng)絡(luò),拋棄了傳統(tǒng)的功率合成網(wǎng)絡(luò)中圓波導(dǎo)的部分,利用1分N在徑向波導(dǎo)中形成TEM模,再通過(guò)徑向波導(dǎo)分成任意路數(shù),與傳統(tǒng)基于圓波導(dǎo)TE01模徑向功率分配網(wǎng)絡(luò)相比,完全消除了輸出帶內(nèi)尖峰,改善了輸出幅相一致性。另外,其具有輸出幅相一致性高,合成效率高,任意輸出路數(shù),結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)勢(shì)。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN73
【部分圖文】：

(a) 圖 3-1 (a) 波導(dǎo)微帶探針過(guò)渡結(jié)構(gòu)三維電磁仿真圖 3-1 為 V 波段波導(dǎo)微帶探針結(jié)構(gòu)獲得寬帶，低損耗，限制高次模的效果功的限制了高次模的產(chǎn)生，與減小了整體在 55GHz-78GHz 的頻段范圍內(nèi)，回波損以內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊，性能優(yōu)良。3.1.2 E 面波導(dǎo)微帶同側(cè)雙探針結(jié)構(gòu)在完成了單路的 E 面波導(dǎo)微帶探針波導(dǎo)微帶同側(cè)雙探針過(guò)渡結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與仿工作帶寬寬，傳輸損耗小，結(jié)構(gòu)緊湊，能的基礎(chǔ)之上，后續(xù)完成了其在 HFSS 3-2 所示。

(c) (d)(e)圖4-1 (a) 輸入端口回波損耗；(b) 輸出端口回波損耗；(c) 在60GHz的工作頻率下，增益，輸出功率，附加效率隨輸入信號(hào)的變化特性曲線；(d) 放大器輸出功率隨漏極電流變化的特性曲線；(e) 柵壓-0.3V~-0.7V 時(shí)，放大器的增益變化曲線從圖 4-1 可以看出 GAPZ0039 在 55GHz-72GHz 的頻段范圍內(nèi)有著不錯(cuò)的駐波特性，有著大約 19dB 的小信號(hào)增益，飽和輸出功率高，線性動(dòng)態(tài)范圍大，適用于本功率合成放大器。4.3 V 波段 8 路無(wú)源功率合成網(wǎng)絡(luò)方案在第三章對(duì)功率合成單元進(jìn)行了介紹與分析后，本小節(jié)將對(duì)小型化，大功率容量，低損耗，高合成效率的 8 路功率合成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究

圖 5-3 功率放大器實(shí)物功率放大器的實(shí)物制作之后，我們對(duì)功率放大器最出功率進(jìn)行了測(cè)量。放大器小信號(hào)增益測(cè)試大器小信號(hào)增益測(cè)試采用了矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、同軸 5-4 所示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接。 波 導(dǎo) 轉(zhuǎn) 換 同 軸 波 導(dǎo) 矢 量 網(wǎng) 絡(luò) 分 析儀直 流 源功 率 放 大 器
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本文編號(hào)：2887264