毫米波超寬帶徑向功率合成技術研究
發布時間：2021-03-22 20:33
近來,基于MMIC功率放大器的毫米波波導空間功率合成技術是固態毫米波領域的熱門。在此類研究中,在多支路條件下保持高的合成效率和較寬的工作帶寬是實現毫米波寬帶功率合成的重點,也是本文的主要研究內容。本文基于三種功率合成結構設計了K~Ka波段的超寬帶徑向功率合成器件。本論文詳細分析了毫米波頻段常用的功率分配網絡;對采用的幾種結構形式:同軸波導-徑向波導過渡結構、脊波導-微帶探針過渡結構、脊波導階梯過渡結構等進行了仿真、優化設計,加工實物和測試。主要工作如下:1、基于同軸波導傳輸理論與徑向波導傳輸理論,設計了同軸波導-徑向波導混合過渡結構,該結構對稱性好,受加工裝配等因素影響小,體積適中。仿真結果顯示:在18~40GHz范圍,同軸端口插入損耗在頻帶內均小于15dB,各徑向端口插入損耗均小于0.3dB,徑向端口頻帶內VSWR均小于1.25;2、基于E面波導-微帶探針理論,設計加工并測試了K~Ka頻段波導雙探針結構,適用于K~Ka頻段超寬帶應用。實測結果顯示:在18-40GHz范圍,兩端口的回波損耗小于-10dB,插入損耗小于2dB,扣除線損則該過渡的插入損耗僅為1.5dB;3、基于切比雪夫阻抗變換器理論,研制了脊波導階梯過渡結構,該結構與同軸波導-徑向波導的混合結構仿真結果顯示:在18~40GHz范圍,同軸端口回波損耗在頻帶內均小于16dB,該混合過渡結構插入損耗小于0.2dB;以該結構為基礎,改進設計了多重圓盤匹配過渡結構,使得同軸端口回波損耗在頻帶內均小于19dB,該改進后混合過渡結構插入損耗小于0.1dB;4、結合上述所有結構研制、加工以及測試了同軸波導-徑向波導-脊波導-微帶探針結構的24路功率合成器背靠背結構。實測結果顯示:在24~40GHz范圍內,該結構中同軸波導回波損耗均小于10dB,背靠背結構單端插入損耗在頻帶內小于1.25dB,計算得出背靠背結構單端的合成效率約為75%。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN73
本文編號：2377855
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN73
文章目錄
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 研究背景
1.2 毫米波功率合成技術在寬帶應用的發展動態
1.3 論文研究內容與組織結構
第二章 功率分配/合成器的基本原理
2.1 合成技術的分類
2.1.1 芯片級合成
2.1.2 電路合成
2.1.3 空間合成技術
2.1.4 混合/多級合成技術
2.1.5 其他合成技術
2.2 同軸波導的傳輸特性及工作模式分析
2.2.1 同軸波導中的TEM波型
2.2.2 同軸波導中的高次波的抑制
2.2.3 同軸線內外導體半徑比值取舍
2.3 徑向波導功率合成基本原理
2.3.1 徑向波導電磁場分析
2.3.2 徑向波導TEM模單模傳輸條件
2.4 階梯脊波導-微帶過渡結構基本原理
2.4.1 過渡結構介紹
2.4.2 過渡結構原理分析
2.5 功率合成中的合成效率分析
2.5.1 N級二進制式合成
2.5.2 直接N路合成
第三章 阻抗變換器基本原理
3.1 λ/4 阻抗變換器
3.2 多節 λ/4 阻抗變換器
3.3 漸變線阻抗變換器
3.4 Chebyshev阻抗變換器
第四章 24路功率合成放大器的研制與測試
4.1 同軸-徑向波導過渡結構的設計
4.2 脊波導-微帶雙探針結構的分析與設計
4.3 同心圓臺-脊波導階梯過渡結構的設計與仿真
4.3.1 基礎結構的設計與仿真
4.3.2 改進的多重圓盤匹配過渡改進結構設計與仿真
4.4 單路聯合仿真設計
4.5 24 路功率合成器聯合仿真設計
4.6 腔體設計
4.7 脊波導到微帶過渡背靠背結構測試
4.8 總腔體組裝完成測試與分析
第五章 總結和展望
5.1 總結
5.2 展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的成果
【引證文獻】
相關碩士學位論文 前1條
1 楊迎;微波固態寬帶功率合成關鍵技術研究[D];電子科技大學;2018年
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