S频段大功率径向波导合成器设计

针对大功率固态放大器进行多模块功率合成的需要,设计了一种S频段8路大功率径向波导合成器,用来实现kW级的功率合成输出。介绍了径向波导合成器的工作原理,进行了径向波导合成器的结构设计和电磁分析,提出了设计中的关键技术。运用高频结构仿真器(HFSS)仿真软件进行了建模、仿真,并对样机测试结果与仿真结果进行了对比分析,表明该S频段大功率径向波导合成器指标满足设计要求。     

超宽带大功率合成器设计北大核心CSCD

在80 MHz~1 GHz频段,单个功率管输出功率能达到100 W以上,为研制输出功率400 W的功率放大器,文中设计了四路功率合成器。该合成器需要实现功率容量大、工作频带宽、体积小的设计目标。在功率容量方面,文中采用悬置带状线结构,其功率容量远远大于微带线结构;在工作频带方面,采用切比雪夫九节阻抗变换器,将工作带宽拓宽为80 MHz~1 GHz;在体积方面,文中合成器的功率合成部分采用Y型节级联实现四路功率合成,阻抗变换部分采用切比雪夫阻抗变换器进行阻抗变换,该结构相较于磁环巴伦功率合成器,不但具有损耗小、平坦度高的优点,而且通过将阻抗变换器设计成曲折的形状,进一步缩小了合成器体积。仿真与实测结果显示该合成器在80 MHz~1 GHz范围内还具有较高的平坦度,合成效率可达90%以上。     

低互调同轴腔体合路器的设计

为了满足通信系统对低互调合路器的需求,在结构上对互调进行了分析,采用了同轴腔体结构并设计出CDMA800与GSM900双频低互调合路器,通过用以建立电路模型的仿真软件Ansoft Designer和三维电磁仿真软件Ansoft Hfss分别对合路器进行路仿真优化和场仿真优化,并进行制作与测试,实测结果与设计目标基本一致。在同类产品中具有良好的应用价值以及发展前景。     

宽带径向功率合成器设计

径向功率合成技术适用于对多路功率放大器进行高效的功率合成,因而近年来受到越来越多的重视。然而,由于设计和结构的复杂性,径向功率合成器目前的应用并不广泛。使用阻抗匹配的概念,提取了圆锥波导、径向线、扩展同轴结构的等效电路模型,分析了设计方法。采用此方法设计的圆锥波导和径向线合成器取得了令人满意的仿真结果。比较了三种结构的径向功率合成器的特性。     

一种新颖的毫米波集成功率合成器

本文介绍一种结构新颖的毫米波Ｅ面混合集成功率合成器及其设计方法。功率合成器电路由鳍线和Ｅ面线构成,输出端口为标准矩形波导。具有结构紧凑、调试简便的优点。采用两耿氏管,在Ｋａ波段,６３０ＭＨｚ的机械调谐带宽内连续波输出功率大于２００ｍＷ,最大输出功率为２９３ｍＷ。     

Millimeter-wave waveguide-based out-of-phase power divider/combiner using microstrip antenna

A millimeter-wave waveguide-based out-of-phase power divider/combiner using microstrip patch antenna has been proposed in this paper. The stepped rectangular waveguide provides smooth impedance matching from standard rectangular waveguide to oversized rectangular waveguide. In order to obtain good amplitude balance, four symmetrical microstrip patch antennas are utilized. A Ka-band four-way passive power combiner is designed and measured. The measured results show a reasonable agreement with the simulated ones.     

基于天牛须算法的宽带功率合成器设计

为了提高宽带Wilkinson功率合成器的设计效率,基于奇偶模分析法和传输线理论,首先列出Wilkinson合成器的电路参数方程,再导出适应度函数,采用天牛须算法对其优化设计,获得功率合成器的设计参数,并且通过HFSS根据初始参数建立仿真模型验证其可行性。与粒子群算法相比,在本文的适应度函数求解过程中,天牛须算法收敛精度较好,寻优效率较高。最后选取两只X波段4W GaN功率放大器芯片组成功率合成模块,在8.5~11GHz频率范围内,测试结果表明,其饱和输出功率大于6.8W,合成效率优于86%,验证了Wilkinson功率合成器的带宽和高合成效率。     

适用于MMIC的功率合成器设计

设计了一种适用于对MMIC功率放大器进行合成的新型功率合成器。采用多端口网络理论对功率合成结构进行分析, 结合MMIC功放单片的工作特点总结出该功率合成器最重要的设计指标, 设计出工作在5GHz~6GHz的16路辐射线型功率合成器。通过测试发现该功率合成器的驻波〈1.5dB, 各端口幅度不平衡度〈±0.4dB, 相位不平衡度〈±2°, 并具有较好的隔离度, 整个功率合成器的直径小于56mm, 非常适合用于C波段大功率的合成。最终采用该功率合成器在5GHz~6GHz的工作频率内成功获得160W的合成功率。     

一种高隔离度的腔体双频合路器的设计

设计了一款高隔离的同轴腔体双频合路器。采用了较多的交叉耦合来增加合路器的传输零点,从而提高了隔离度。两路滤波器之间采用的是公共腔结构,大幅降低了抽头线对通带的影响。为了验证该设计的可行性,采用这种结构设计制作了一款针对DSC台式机的合路器。合路器的仿真和实测基本达到指标要求。     

一种Ka波段基片集成波导功率合成器的设计

笔者设计了一种结构简单,容易制造的基片集成波导功率分配器／合成器,该分配器／合成器采用渐变微带线——波导的过渡结构,并且厚度只有1．254mm。通过HFSS仿真软件,设计了一个中心频率为35GHz的Ka频段的功率分配器。仿真结果显示此种结构具有极低的插入损耗和较低的回波损耗。     

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。     

一个0.14 THz同轴波导五路径向功率合成器

基于同轴波导径向合成器提出了一款可用于太赫兹频段的任意路数功率合成器。该功率合成器采用二阶阶梯变换结构,实现电场方向从同轴轴向到径向的扩散传播,并通过径向外围均匀分布的Y型功分结构实现任意路数功分。以D波段五路功率合成器为例,采用背靠背测试,在130 GHz到150 GHz频带内,背靠背插入损耗优于2 dB,带内回波损耗优于15 dB。由于是背靠背测试,因此该功率合成器单边损耗约为0.72 dB,折合合成效率为84.7%。     

A two-dimensional quasi-optical power combining oscillator array with external injection locking

A quasi-optical power combiner for a 4/spl times/4 IMPATT oscillator array has been designed and experimentally investigated. The combiner consists of a bi-periodic dielectric phase grating which transforms the near field of a rectangular horn array into a pseudoplane wave. The horn array is excited by oscillators which operate uniformly in both amplitude and phase. A parabolic mirror with a superimposed surface relief couples the pseudoplane wave into a rectangular output horn antenna. In principle, the combiner has no restriction in inter-element spacing and is hence scalable up to submillimeter wavelengths without degradation of power combining efficiency. The quasi-optical design has been verified by scalar field measurements in several planes. The oscillator matrix is injection-locked by a master oscillator from the output port. A continuous wave output power of 1.3 W with an overall power combining efficiency of 70% has been measured at 65 GHz.     

径向功率分配／合成器的设计

讨论一种多路径向功率分配／合成器的设计及其阻抗匹配问题,这种功率分配器和合成器合成效率高,是固态功率合成的理想途径。     

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.     

宽带高隔离度功率分配器的设计

在固态毫米波功率放大器设计中,单片MMIC 输出功率较小,提高系统功率的有效方法是采用功率合成技术,目前的功率合成技术存在的设计难点是提高各分配支路间的隔离度。本文基于对传统魔T 的分析和改进,提出了一种高隔离度的3 dB 功率分配结构。经实验测试,运用该结构设计的功率分配器,在29.3-39.3GHz 的频带内两等分支路之间的隔离度可高达-42dB,两支路的不平衡度低于0.1dB,插入损耗优于-0.25dB,很好地满足了实际应用的要求。     

智能天线内置一体化合路校准网络

为解决传统合路器体积重量与损耗不能兼顾的问题,提出了一种用于智能天线的内置一体化合路校准网络,采用微带结构,由带阻合路器和校准网络组成。实测结果表明,合路校准网络的通带插损小于0.7dB、通带回波损耗小于-15dB、阻带抑制大于30dB。该一体化合路校准网络具有集成度高、体积小、重量轻、工艺简单等特点,有利于减小智能天线的体积及重量。     

K频段八路功率合成器设计

功率放大器是电子对抗系统的关键部件之一,宽带低损耗的波导合成器是实现大功率合成放大器的关键。根据设计目标,分析比较了带隔离端口的功率合成器和无耗功率合成器,提出了八路功率合成器的设计方案,用高频结构仿真软件（CST）对该功率合成器进行了建模和设计仿真,并给出了工作频率范围在17GHz～24GHz的设计实例,并对测试指标和仿真曲线进行了对比分析。结果表明设计的K频段八路功率合成器具有良好的工程实用价值。     

Ka波段三路波导功分器/合路器

文章设计了一种可以使用在固态合成发射机上的三路等分功率波导功分器/合路器。在波导分支定向耦合器的基础上,增加一路副线波导,构成了一个一路输入、一路直通、两路耦合、两路隔离的六端口网络;采用增加波导长度的方式解决了实际应用中的相位补偿问题。另外在功分器的三路输出端增加了微带部分以提高功分器的可调试性。实际测量数据基本符合仿真结果:在1GHz带宽内,功分器的一路插损小于6dB,输入驻波小于1.6;合路器的一路插损小于4.9dB,输出驻波小于1.3。其性能满足使用要求。文章最后对该类型的波导功分器/合路器的设计提出若干改进方案。     

一种基于径向波导的Ka 波段宽带功分器设计

本文提出了一种新型的基于径向波导的Ka 波段八路功率分配器。为了拓展该功率分配器的带宽,我们采用了一种对称的过模同轴波导将输入信号馈入径向波导,同时在径向波导的底部采用阶梯阻抗变换技术实现阻抗的匹配,根据电磁仿真模拟,其-20dB 回波损耗的带宽大约是28.57％（从30 至40 千兆赫）,而且在该频段此结构能够得到良好的幅度不平衡度和相位不平衡度。这种结构不仅具有宽带宽,低插入损耗和高输出功率等优点,而且体积小,功率合成效率和散热效率高,具有毫米波宽带大功率合成应用的潜力。