發(fā)布時間：2018-11-16 09:01

【摘要】：毫米波固態(tài)功率放大器是毫米波發(fā)射機系統(tǒng)中的重要部件,為了追求固態(tài)功率放大器的小型化、高功率和寬帶特性,本文在大量調(diào)研V波段功率合成技術(shù)及脊間隙波導技術(shù)的基礎上,結(jié)合二者的優(yōu)勢,探索性地提出了一種基于脊間隙波導的V波段功率合成放大器方案,該方案具有低損耗、寬帶、小型化和散熱良好的特點。本文首先詳細介紹了 EBG結(jié)構(gòu)與脊間隙波導的理論基礎,分析比較了 EBG結(jié)構(gòu)與電磁軟硬表面的異同,并在HFSS中分別用直接傳輸線法和色散圖法分析與驗證了銷釘型EBG結(jié)構(gòu)的帶隙特性。其次探索性地提出了一種新型脊間隙波導-矩形波導轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)適用于V波段全頻帶,仿真結(jié)果表明,在51GHz-82GHz,S11低于-20dB,相對帶寬達到46.6%。同時設計了一種V波段脊間隙波導-微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu),仿真結(jié)果表明,在50GHz-75GHz,S11低于-20dB,相對帶寬40%。然后加工并測試了單路背靠背無源結(jié)構(gòu)和單路放大器,測試結(jié)果驗證了兩種轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)方案的可行性。接著分析比較了 V波段微帶線功分器、波導分支電橋和脊間隙波導功分器,重點設計了V波段脊間隙波導1分2功分器和1分4功分器。仿真結(jié)果表明,脊間隙波導1分2功分器在整個V波段,S11在-20dB以下。1分4功分器在51GHz-68GHz,S11低于-20dB。然后加工并測試了 2路功率分配合成網(wǎng)絡,測試結(jié)果驗證了脊間隙波導功分器方案的可行性。最后在偏置電路優(yōu)化設計、介質(zhì)基片和功率芯片選型的基礎上,對V波段脊間隙波導4路功率合成放大器進行了設計、仿真與性能預測。其中4路功率分配合成網(wǎng)絡的仿真結(jié)果表明,在53GHz-65GHz,S11低于-15dB,損耗在0.29dB以內(nèi)。同時設計了放大器的腔體結(jié)構(gòu)并對放大器進行了熱仿真計算,結(jié)果驗證了該方案良好的散熱性能。本文對脊間隙波導在功率放大器上的應用進行了探索性研究,對脊間隙波導在有源器件上的應用具有積極的借鑒意義。
[Abstract]:Millimeter-wave solid-state power amplifier is an important component in millimeter-wave transmitter system. In order to pursue the miniaturization, high power and wideband characteristics of solid-state power amplifier, Based on a large number of investigations on V band power synthesis technology and ridge gap waveguide technology, a novel V band power synthesis amplifier scheme based on ridge gap waveguide is proposed in this paper, which has low loss. Broadband, miniaturization and good heat dissipation features. In this paper, the theoretical basis of EBG structure and ridge gap waveguide is introduced in detail, and the similarities and differences between EBG structure and electromagnetic soft and hard surface are analyzed and compared. The band gap characteristics of pin type EBG structure are analyzed and verified by direct transmission line method and dispersion graph method in HFSS. Secondly, a novel ridge gap waveguide / rectangular waveguide conversion structure is proposed, which is suitable for V band. The simulation results show that the relative bandwidth is 46.6 at 51GHz ~ 82GHz S11 lower than -20dB. At the same time, a V-band ridge gap wave-microstrip conversion structure is designed. The simulation results show that the relative bandwidth is 40 at 50GHz ~ 75GHz S11 lower than -20dB. Then the single-channel back-to-back passive structure and the single-channel amplifier are fabricated and tested. The test results verify the feasibility of the two schemes. Then, the V-band microstrip line power divider, waveguide branch bridge and ridge gap waveguide splitter are analyzed and compared. The V-band ridge gap waveguide 1 splitter, 2 splitter and 1 splitter 4 power divider are designed. The simulation results show that the ridge gap waveguide splitter is in the whole V band, the S11 is below-20dB, and the power divider is lower than -20 dB at 51GHz ~ 68GHz S11. Then two power distribution synthesis networks are fabricated and tested. The experimental results verify the feasibility of the power divider scheme of ridge gap waveguide. Finally, on the basis of the optimized design of bias circuit, the selection of dielectric substrate and power chip, the design, simulation and performance prediction of 4-channel power synthesizer for V-band ridge gap waveguide are carried out. The simulation results of 4-channel power distribution synthesis network show that the loss is within 0.29dB at 53GHz ~ 65GHz S11 lower than -15db. At the same time, the cavity structure of the amplifier is designed and the thermal simulation of the amplifier is carried out. The results show that the scheme has good heat dissipation performance. In this paper, the application of ridge gap waveguide in power amplifier is studied, which is helpful to the application of ridge gap waveguide in active devices.
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN722

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 肖行,肖雋;全固態(tài)大功率發(fā)射機的模塊功率合成[J];廣播與電視技術(shù);2000年05期

2 趙晨曦;謝小強;徐銳敏;;毫米波10W空間功率合成放大器研制[J];紅外與毫米波學報;2008年06期

3 黃巍;侯立鋒;;實時相位校準實現(xiàn)空間功率合成[J];無線電工程;2010年09期

4 劉輝;習遠望;楊軍;姚志健;;W波段功率合成技術(shù)研究[J];火控雷達技術(shù);2012年03期

5 薛呈添,王喬敏;固態(tài)功率合成源的優(yōu)化計算[J];通信學報;1989年01期

6 言華;朱士勤;;準光功率合成源耦合效應的探討[J];電波科學學報;1991年Z1期

7 李克金,黎紅長;功率合成與分配電路倒置變換的分析[J];湖北教育學院學報;1995年04期

8 林守遠;高效功率合成電路及其分析方法[J];微波學報;1997年02期

9 章小梅 ,姜茂仁;一種寬頻帶功率合成電路的設計與應用[J];電子工程師;2002年02期

10 胡善祥;汪邦金;由金光;謝成發(fā);;基于裂縫波導的固態(tài)功率合成[J];火控雷達技術(shù);2007年02期

相關會議論文 前10條

1 朱忠博;汪蕾;馬偉;;空間功率合成放大器技術(shù)[A];2007年全國微波毫米波會議論文集（上冊）[C];2007年

2 吳正德;周水庚;唐小宏;;實現(xiàn)非諧振式功率合成的仿真研究[A];1991年全國微波會議論文集（卷Ⅱ）[C];1991年

3 黨章;黃建;朱海帆;劉子昂;;毫米波奇數(shù)路高效功率合成網(wǎng)絡設計[A];2011年全國微波毫米波會議論文集（上冊）[C];2011年

4 林守遠;;新型功率合成電路[A];1995年全國微波會議論文集（下冊）[C];1995年

5 鄭貴強;蔣本林;楊永輝;;波導魔T在大功率合成中的應用研究[A];2005'全國微波毫米波會議論文集（第二冊）[C];2006年

6 趙麗;徐軍;王雷;;一種新型波導魔T的設計[A];2011年全國微波毫米波會議論文集（上冊）[C];2011年

7 王鋒;陳兆國;;S波段高功率串饋功率合成/分配器的設計[A];2005'全國微波毫米波會議論文集（第三冊）[C];2006年

8 黃建;;改進的毫米波微帶功率合成電路[A];2007年全國微波毫米波會議論文集（上冊）[C];2007年

9 程標;;基于微帶天線的毫米波空間功率合成設計[A];2011年通信與信息技術(shù)新進展——第八屆中國通信學會學術(shù)年會論文集[C];2011年

10 李在清;鄧紹范;邱景輝;吳群;;八毫米波段注入鎖定功率合成放大器[A];1993年全國微波會議論文集（下冊）[C];1993年

相關重要報紙文章 前2條

1 山東 郎筠;哈里斯10kW調(diào)頻發(fā)射機功率分配與合成[N];電子報;2011年

2 山西省廣播電視局技術(shù)中心 段麗媛;中波PDM固態(tài)機的檢修與維護[N];山西科技報;2003年

相關博士學位論文 前3條

1 潘文生;寬帶高效線性射頻關鍵技術(shù)研究[D];電子科技大學;2015年

2 周翼鴻;基于波導的緊湊型功率合成技術(shù)研究[D];電子科技大學;2011年

3 謝小強;固態(tài)毫米波波導空間功率合成技術(shù)研究[D];電子科技大學;2009年

相關碩士學位論文 前10條

1 孔祥麗;Ka波段高功率合成放大技術(shù)的研究[D];西安工業(yè)大學;2015年

2 周強;毫米波固態(tài)功率合成[D];電子科技大學;2015年

3 趙偉;8mm徑向波導固態(tài)功率合成放大技術(shù)研究[D];電子科技大學;2014年

4 王明;3mm固態(tài)功率合成放大技術(shù)研究[D];電子科技大學;2014年

5 馬東藝;S波段基于GaN HEMT的寬帶內(nèi)匹配高功率器件的研制[D];復旦大學;2014年

6 陳冠軍;X全頻段高功率合成技術(shù)研究[D];電子科技大學;2014年

7 許歡;空間功率合成的K波段線性固態(tài)功率放大器技術(shù)研究[D];電子科技大學;2014年

8 劉成帥;Ka波段寬帶功率合成放大器的研究[D];電子科技大學;2014年

9 楊容;高效率功率合成放大器的研究與設計[D];電子科技大學;2014年

10 王飛;基片集成功率合成技術(shù)研究[D];電子科技大學;2014年

，

本文編號：2335090