PDF《毫米 波10W空间功 率合成放大器研制》

2 ] . 电路合成 由于传输线损耗 以及电 路面积随器件数量增加成非线性增长 , 从 而其能够 合成的固态器件数 目受 到限制 , 不能满足毫米波雷 达的发射功率要求. 空间功率合成最大 的优点是合 成效率基本与固态器件数量无关 , 更适合多器件的 大功率输 出. 本文提 出了一种宽带 高效并且对称性 好,结构简单的毫米波功率合成器. 该功率合成器在

3 0―

3 6 G H z 的频率范围内能得到大于

9 W 的输 出功 率,最大合成效率为

9 4 .

2 %.

1 空 间功率合成 网络 的设计 空间功率合成技术是八十年代提 出的一种功率 合成技术. 尽管这门技术是在八十年代初提出的, 但 收稿 日期 :

2 0

0 7- l 0-

1 5, 修回 日期 :

2 0 o 8―

0 6-

2 5 R e c e i v e d d a t e :

2 0

0 7―1 0―

1 5 , r e v i s e d d a t e :

2 0

0 8―

0 6―

2 5 作者简介 : 赵晨曦(

1 9

8 1 . ) , 男,四川 内江人 , 硕士研究生 , 主要研究方 向是微 波毫米 波电路 .

4 3

4 红外与毫米波学报27卷 导口图1功率合成器模型图 F i g .

1 T h e mo d e l o f t h e c o mb i n i n g c i r c u i t 图2改进后 的 T型结 F i g .

2 I m p r o v e d T - j u n c t i o n s t r u c t u r e 的凹槽 它真正被人们所重视和加以广泛研究却是在八十年 代后期和九十年代. 空间功率合成放大器又大致可 分为准光学空间功率合成放大器 和波导 内空 间 功率合成放大器 J . 本文提出的空间功率合成器结构不同于上面提 到的传统的两种合成结构. 该合成器是 以 T型结和 微带双探针结构

5 为基础的. 在图 1中给出了 2*

2 路功率合成器的模型图. 从图

1 可 以看 出该 电路 由以下几部分组成. 第一部分是一个 T型结( 如图 2所示 ) . 由它来实现输 入功率的二等分. T型结部分还包括一个凹槽. 此凹 槽的作用是用于改善输入端 口的驻波. 其长度和宽 度可以通过电磁仿真软件很快捷地模 拟出来. 第二 部分是改进的双探针结构 ( 如图 3所示 ) . 将原来 的 位于同一平面上分处波导两边的探针改为面对面位 于上下两层处 于波导同一边 的结构. 这样改进 以后 避免了合成时的微带 拐弯从而减小了损耗 , 并且大 大地缩小了体积 , 实现了小型化. T型结的两臂各加 人一个改进后 的双探针结构 , 这样组合起来就可 以 实现输人功率 的四等分 了,

2 仿真及测试结果 电路制作在厚度为

0 .

2 5

4 m m, 相对介电常数 r =

2 .

2 2的RTDuroid5880基 片上 . 应用Ansofl公 司图3双探针结构的变形 F i g .

3 I mp r o v e d d o u b l e ― p r o b e s t r uc t u r e 图4功分网络模型图 F i g .

4 T h e mo d e l o f p o w e r d i v i d e r c i r c u i t -

5 ―

5 ∞ 一6一6―7―2.一25誊.3o一35.4OS22.

0 O

3 3 .

0 0

3 4

0 O

3 5 F/ GHz ( a )

0 0

3 6 . O O

3 7 .

0 O … . . F{ GHz ( b ) 图5(a)四路 功分 幅度情况 ( b ) 回波损耗仿真结果 F i g .

5 S i m u l a t i o n r e s u l t s f o r f o u r ・ w a y d i v i d i n g c i r c u i t p a r t( a ) p o w e r d i v i s i o n( b ) r e t u r n l o s s 的HF S S软件对整个功率合成器无源功分 网络进行 了电磁场仿真模拟 , 通过合理改变 电路尺寸以消除 不连续性对电路性能的影响, 从而得到优化的结果. 由于电路结构固有 的对称性 , 仅需优化 S (

1 ,1 ), 即使1端口回波损耗最小就可达到 目的. 仿真时所有 的导电材料 , 包括波导壁微带线 以及接地面都视为