毫米波超寬帶徑向功率合成技術研究
發(fā)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(tài)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(xiàn)毫米波寬帶功率合成的重點,也是本文的主要研究內(nèi)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(wǎng)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(yōu)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi),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(nèi)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(fā)展動態(tài)
1.3 論文研究內(nèi)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(nèi)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(jié) 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(lián)合仿真設計
4.5 24 路功率合成器聯(lián)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(tài)寬帶功率合成關鍵技術研究[D];電子科技大學;2018年
本文編號：2377855
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