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Ka波段功率合成放大器研究

李志强  
【摘要】: 本论文对毫米波功率合成放大技术进行了较为全面的研究,设计制作了空间功率分配/合成网络和电路级功率合成放大器。 本论文首先详细介绍了目前应用较为广泛的功率合成方式,包括电路级合成、准光学空间功率合成、开槽波导空间功率合成和波导内空间功率合成。详细阐述了其理论基础。结合各种功率合成放大器工作原理,阐述了其特点。 结合本课题要求,重点介绍了开槽波导空间功率合成方式。首次提出采用裂缝开槽插入微带探针以实现能量耦合。并对微带探针结构进行改进,使得对相位和幅度的优化相互不影响,克服了传统微带探针的缺点。很大程度上拓展了带宽。实测结果表明经过改进的功率分配/合成网络在30.53GHz到39GHz范围内损耗小于2dB,回波损耗优于10dB。 本论文同时详细分析了Ka波段3dB功率分配器,包括混合环、支线耦合器、Lange电桥和微带双探针功分器。并对传统的Wilkinson电桥进行了改进,得到的电路结构更加简单,性能更好。在现有工艺水平基础上结合波导-微带转换制作出了两路电路级功率合成放大器。无源网络损耗小于3.5dB,回波损耗优于10dB。第一级放大器采用AMMC5040以驱动TGA1141,通过功率分配器将信号分为两路以驱动两路TGA4517功率放大器。最后获得了4W连续波功率输出。合成效率达到80%以上,取得了良好结果。


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