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(jī)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(dǎo)技術(shù)的基礎(chǔ)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(dǎo)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(xì)介紹了 EBG結(jié)構(gòu)與脊間隙波導(dǎo)的理論基礎(chǔ),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(dǎo)-矩形波導(dǎo)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(dá)到46.6%。同時設(shè)計了一種V波段脊間隙波導(dǎo)-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(dǎo)分支電橋和脊間隙波導(dǎo)功分器,重點設(shè)計了V波段脊間隙波導(dǎo)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(dǎo)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(luò),測試結(jié)果驗證了脊間隙波導(dǎo)功分器方案的可行性。最后在偏置電路優(yōu)化設(shè)計、介質(zhì)基片和功率芯片選型的基礎(chǔ)上,對V波段脊間隙波導(dǎo)4路功率合成放大器進(jìn)行了設(shè)計、仿真與性能預(yù)測。其中4路功率分配合成網(wǎng)絡(luò)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(shè)計了放大器的腔體結(jié)構(gòu)并對放大器進(jìn)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(dǎo)在功率放大器上的應(yīng)用進(jìn)行了探索性研究,對脊間隙波導(dǎo)在有源器件上的應(yīng)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(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN722

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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

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本文編號：2335090