毫米波固态功率放大器的高效合成器

介绍了毫米波固态功率放大器的应用与发展现状,提出了一种新颖高效的2×2鳍线叠层式毫米波宽带功率合成结构,利用三维电磁场软件HFSS建模仿真,在32～36 GHz带内回波损耗小于-20 dB,插入损耗小于0.1 dB,与实测结果符合较好,据此研制出10 W功率模块。并设计了低损耗八合一空间波导合成器,实测带内回波损耗小于-20 dB,插入损耗小于0.25 dB,最终研制出在32～36 GHz内输出功率大于70 W的饱和脉冲固态功率放大器,合成效率为87%以上,合成效率较高。     

一种Ka波段径向波导功率合成器设计

分析了径向波导中电磁波的传播特性,设计了一种Ka波段六路波导功率合成器,并运用软件进行建模和仿真优化,制作实物并进行测试验证,结果表明该合成器在30~34GHz的插入损耗小于0.6dB,反射损耗小于-14dB,与仿真结果趋势相吻合,在毫米波功率合成与小型化领域具有应用价值。     

X波段五路径向波导功率合成器的设计

介绍了一种基于径向波导的X波段空间功率分配/合成系统和它的简化模型。利用HFSS软件,设计、仿真并制作了一个X波段五路径向波导功率合成器。仿真结果和测试结果一致性良好,测试结果显示在X波段近900 MHz的带宽范围内,其插入损耗小于0.75 dB,输入回波损耗优于20 dB,输出回波损耗优于12.5 dB,无源合成效率大于87.4%。该种功率分配/合成方案具有插入损耗低、合成效率高、结构紧凑、功率容量大且散热良好的特性,在功率合成领域具有广阔的应用前景。     

一种K频段宽带24路微波功率合成器设计

基于空间径向波导中心对称结构,进行了一般理论分析,结合理论分析对24路空间功率合成器及背靠背功率分配/合成器进行了电磁场软件仿真。考虑实际测试方便,根据仿真计算结果进行了功率分配器与合成器背靠背一体化样件加工,并进行了测试,测试结果显示,工作带宽为22-27GHz,相对带宽大于24%,插入损耗最大为1.6dB,回波损耗小于15dB。测试结果与仿真计算结果基本一致。该功率合成器不仅具有较宽的工作带宽,而且还具有插入损耗低,功率容量较高等优点,另外,该功率合成器体积小,结构紧凑,容易加工,在未来高功率雷达、电子对抗及微波通信等应用领域有着很好的应用前景。     

159W X波段固态空间功率合成放大器

 根据径向波导的主模特性,提出了一种基于径向波导的空间功率合成系统和它的简化模型.利用HFSS(High Frequency Structure Simulator)软件,开发出了16路宽带空间功率合成电路和159W X波段放大器模块.结果发现,无源合成网络在整个X波段合成效率都优于88%,放大器模块在其工作频率内(11.9GHz~12.3GHz),合成效率优于83%.     

宽带高效径向波导基空间功率合成技术

为获得振幅和相位一致性较好的空间功率合成结构,对径向波导电磁场分布进行了理论分析,推导出径向波导内存在TM_(00)主模.根据TM_(00)波电磁场的轴向对称性,提出了径向波导功分器的简化电磁模型和等效电路.并由此研制出了性能良好的X波段159 W固态功率放大器.在整个X波段,无源合成网络的合成效率都大于88%.含单片微波集成电路芯片(MMIC)的整体合成固态功放合成效率在整个MMIC工作频率范围内(11.9～12.3 GHz)大于83%.     

宽带大功率径向波导功率合成器设计

平行板径向波导功率合成器具有工作频带宽,低插入损耗,与放大器和传输线匹配良好,端口隔离度较高,功率容量大等特点。设计了一个1.5kW宽带6路径向波导功率合成器,CST软件仿真结果表明:该合成器在驻波比小于1.1的情况下,其工作频带为1.35~3.3GHz,合成效率达到96%。     

基于裂缝电桥Ka波段功率分配/合成网络

介绍了一种Ka波段的四路功率分配/合成网络。该网络采用H面波导裂缝电桥结构,只需要一个耦合单元,结构简单、易于加工。这种合成网络将使用在基于MMIC单片TGA1141的四路功率合成器中,预计在2 GHz带宽内合成输出功率可以达到连续波5 W以上。通过三维电磁仿真软件Ansoft Hfss对该网络进行了设计和优化。仿真结果表明,该网络在33-37 GHz的频段内,插入损耗小于0.3 dB,回波损耗大于20 dB。     

W波段低损耗径向功率合成器设计

介绍了一种采用圆波导TE01模式转换实现的W波段低损耗径向功率合成器。设计出了16路圆波导TE01模径向合成器和圆波导TE01模转换器,整体结构简洁紧凑,利于加工制造。对合成器在85～105 GHz的频带内进行了背靠背测试,驻波低于1.35。扣除模式转换器的损耗,单个径向合成器损耗小于0.35 dB,合成效率大于92%。     

EHF频段10 W连续波空间功率合成放大器

针对EHF频段卫星通信对固态高功率需求问题,提出一种空间功率合成放大器的设计方案,基于BJ400标准波导的波导T型结功率分配/合成器、H面波导3 dB分支线电桥和波导-微带探针变换相结合的合成高效、结构紧密的空间功率合成。借助三维电磁仿真软件HFSS对无源网络进行仿真优化,依托精密的机械加工技术,进而实现了8路功率合成。驱动功放和末级功放均采用GaAs MMIC功放芯片,实现最小10 W的连续波功率输出。测试结果表明,在EHF频段43~45GHz范围内,1 dB压缩点输出功率最小达到10 W,合成效率高于80%,在该频段上实现了高效率合成和大功率输出。此方案的结构具有尺寸容差大、易于制造和方便散热的特点,在工程应用中有很大的前景。     

一种新型Ka频段功率合成放大器的设计

为了提高Ka频段功率放大器的输出功率,设计了一种新型的毫米波波导内空间功率合成放大器.采用魔T功率合成器和波导-微带双探针转换实现的波导内空间功率分配/合成网络,在毫米波频段实现了宽带、低损耗、幅相对称的四路功率合成放大器.该毫米波功率合成放大器的合成效率,在25~29 GHz高于82%,在25~28 GHz高于86%.     

Four-way radial waveguide power divider with high power-handling capacity

In this paper,a novel four-way radial waveguide power divider with low insertion loss and high power-handling capacity is proposed.This power divider consists of an input coaxial waveguide,a central probe,a radial waveguide,four equispaced identical coupling probes,four equispaced identical adjusting posts and four output coaxial waveguides.The novel coupling probes and the adjusting posts are used to realize favorable uniform power division.A power divider with the center frequency of 4.1 GHz is designed,fabricated and measured.Good agreement between simulation and experiment is noted.The measured 15 dB return-loss bandwidth of the power divider is about 600 MHz.The measured 0.5 dB insertion loss bandwidth is wider than 700 MHz.The differences and isolations between the output ports are also discussed.The power-handling capacity of the power divider is analyzed through simulation,and the result proves its usability in high power applications.     

毫米波300W固态功率合成放大器的设计

基于单片微波集成功率放大器(Monolithic Microwave Integrated Circuits,MMIC PA)的毫米波波导空间功率合成技术是固态毫米波高功率电子领域的热门研究方向。多合成支路情况,保持较高的合成效率和较宽的工作带宽是实现固态毫米波宽带高功率合成的关键技术难题。为提高功率合成效率,研制了石英基板微带探针与波导之间的过渡结构。结合波导T型分支、波导分支线、波导H面缝隙耦合和波导一分四型的4种波导功率分配/合成器,通过精确的电磁仿真研制了64路功率合成放大器。     

（英）亚毫米波波段波束功率合成方法

对于亚毫米波或太赫兹系统而言,关键问题是功率源的输出功率非常小。 功率合成技术是增加输出功率的有效方法。 然而,在微波和毫米波段中使用的常规功率合成方法（例如电路级合成或波导内空间合成）在亚毫米波波段因损耗高及难以加工等因素而受到制约。 本文提出了一种基于准光学技术的波束功率合成方法。 它具有损耗低,合成效率高,相对容易制造的优点。本文给出了分析,仿真和实验结果,并得到高的输出合成效率。     

Spatial power amplifier using a passive and active TEM waveguide concept

A new spatial power amplifier is presented in which power is spatially combined within a TEM waveguide using a low-loss transition array of E-plane integrated finlines to microstrip lines. The TEM-mode waveguide is implemented using a periodically patterned surface called a uniplanar compact electromagnetic bandgap (UC-EBG) structure. Our designed Ku-band back-to-back transition array demonstrates a maximum return loss of 17.5 dB and a maximum insertion loss of 0.65 dB. The TEM waveguide is found to have a 1-GHz bandwidth centered at 14.5 GHz. Tuning of the center frequency may be accomplished via an active UC-EBG structure that incorporates varactor diodes. The use of the UC-EBG surface allows more power cards to be inserted within the TEM waveguide since the amplifier cells saturate uniformly. The spatial power combiner is used to combine the output powers of 12 20-mW monolithic-microwave integrated-circuit amplifier chips. The designed power module yields an output power of 23.15 dBm and a combining efficiency of 86%. A comparison between the passive and active UC-EGB surfaces is experimentally demonstrated.     

基于合成技术的毫米波太赫兹固态功放研究进展

随着下一代通信和装备向着更大带宽和更高精确度的方向发展,毫米波太赫兹频段成为微波技术研究的重点方向。发射功率是太赫兹系统中的关键指标,功率的大小直接决定了系统的作用距离。近些年来,毫米波太赫兹频段的固态功率器件取得了显著进步,推动了国内外太赫兹固态功率放大器的工程实现。本文介绍了国际上毫米波太赫兹频段功率合成技术和固态功放的研究现状,以及我国特别是南京电子器件研究所在W波段与G波段基于径向功率合成技术、矩形波导合成技术以及硅基波导合成技术的固态功放模组的最新研究进展。     

Broadband Radial Waveguide Spatial Combiner

A broadband eight-way spatial combiner using coaxial probes and radial waveguides has been proposed and designed. The simple electromagnetic modeling for the radial waveguide power divider/combiner has been developed using equivalent-circuit method. The measured 10-dB return loss and 1-dB insertion loss bandwidth of this waveguide spatial combiner are all demonstrated to be about 8 GHz.     

Ka波段100W固态功率合成器

随着科技发展,对大功率的需求越来越高,但是单个固态功率放大器输出功率有限,功率合成技术应运而生。文章介绍了一种利用波导实现Ka波段芯片级功率合成的方法。首先介绍了两路波导功率合成器的模型,分析了影响功率合成效率的因素,推导出合成效率最大化的条件。然后借助HFSS软件进行仿真优化,依托精密机加工技术制作出来的波导功率合成器可以在4GHz带宽内VSWR<1.5,LOSS<0.5dB。合成的基本单元3W模块由两个1.8W的MMIC通过Lange桥合成,在装入壳体合成之前单独调试,确保功率相等,相位一致。最后采用该合路器在35GHz~35.4GHz的工作频率内成功获得100W的合成功率,合成效率达85%以上,测试数据和模拟数据基本吻合。