空间功率合成模块中鳍状天线阵的分析和设计

采用小波反射理论分析Klopfenstein结构的鳍状天线阵的传播特性,设计优化出应用于空间功率合成模块的输入输出鳍状天线阵.优化后的鳍状天线阵不仅表现出宽频带特性而且还有比较好的回波特性,可以有效地提高功率合成模块的效率.2*2鳍线阵在端接120Ω负载时的实测结果为:在C波段(3～4.9GHz)内回波损耗大于20dB,驻波比小于1.25.本文是国内第一篇详细介绍鳍状天线阵的设计和优化的文章,该项研究填补了我国在相关领域中的研究空白.     

对极鳍线在空间功率合成器中的应用

介绍了一种新型的宽频带波导-微带渐变对极鳍线转换结构的设计方法及其在扩展同轴空间功率合成器中的应用。该对极鳍线过渡形式采用一次函数、三角函数与指数函数相结合的新型复合函数曲线方程来代替传统的鳍线渐变线函数方程,并利用对极鳍线自身结构的优化调整,就可以对频带内谐振频率产生抑制作用,不需外加任何谐振抑制结构或金属孤岛,减少了设计和制造的复杂性。将其应用于6-18GHz 同轴空间功率合成器并经实际测试表明,合成器在全频段内具有较低的插入损耗和回波损耗,从而证明了该设计方法的可行性。     

一种矩形波导空间功率合成器的设计

介绍了矩形波导空间功率合成技术的工作原理,利用小反射理论和谱域法原理,结合微波仿真软件,对渐变鳍线过渡电路进行了优化设计,使工作频率带宽和合成效率得到了有效提高。在X波段实现了双对极鳍线的空间功率合成系统,在相对带宽大于25%的宽带范围内得到的合成效率大于70%,输出功率大于25 W。     

一种新型波导基C波段空间功率合成器的设计和实现

 介绍了一种新型波导基空间功率合成器的结构设计.采用优化的Klopfenstein型鳍状天线阵,制作实现了C波段(3.2~4.9GHz)2×3层空间功率合成器.器件的外部结构尺寸为70.12mm×98.44mm×160mm,内部集成了6只内匹配的砷化镓微波单片功率管.对该器件进行了功率合成特性的测试,实测性能指标为:在4.2GHz,该器件在连续波输入下线性增益为8.5dB,饱和输出功率为42.82dBm(19.1W),功率附加效率为25.3％ ,功率合成效率达到72.3％.     

用于空间功率合成的线阵馈电焦散抛物曲面天线

提出了一种用于空间功率合成的焦散抛物曲面天线,该反射面天线是由xoz平面的一条抛物线沿着yoz平面上的另一条抛物线正交扫描所形成的,天线用8单元E面喇叭线阵进行偏馈。研究了天线的反射面结构参数对天线性能的影响以及横向偏焦电扫描特性,给出了不同辐射方向下阵列的相位配置公式。仿真和实验结果表明:提出的方案可以在给定方向合成高增益波束,与同样线阵馈电的抛物柱面天线相比,H面3dB波束宽度从8.2°下降到了5°,天线增益提高了2.2dB.     

Ka频段波导内空间功率合成功率放大器设计

针对毫米波固态功率放大器中涉及的功率合成技术,提出了一种波导内H面3路功分器以及2×2鳍线叠层式空间功率分配/合成器的实现方法,基于这2种结构设计了一种12路波导内空间功率合成功率放大器,具有体积小、插损低和输入输出驻波好的优点。该放大器对12片4.5 W的功放芯片进行功率合成,在33.5~35.5 GHz频段内输出功率大于45 W,功率合成效率大于79.6%。     

天线上行组阵空间功率合成性能初步分析

天线上行组阵是空间功率合成技术中的重要应用之一,将极大提高天线远场EIRP值。重点对上行组阵中空间功率合成的性能进行理论分析和仿真验证。首先介绍了空间功率合成的基本概念、方法原理、主要优点;然后对天线上行组阵空间功率合成的理论进行了公式推导,并从天线远场方向图的角度进行了简要分析;最后通过Matlab软件对天线上行组阵空间功率合成性能进行了仿真,通过改变阵元个数或者调整天线间相位差,观察干涉条纹变化,可实现合成功率改变。仿真在理论上验证了天线上行组阵实现空间功率合成的可行性。     

鳍线特性的计算机分析

本文给出谱域法分析鳍线相位常数和特性阻抗的原理、程序及某些数值结果。由谱域法得到鳍线基模和高次模的相位常数和场分布,在此基础上,进一步给出模匹配法分析鳍线纵向不均匀性的公式、程序和某些计算结果。     

毫米波10W连续波空间功率合成放大器设计

介绍了一种基于BJ-320波导3dB定向耦合器、波导功分/合成器和波导-微带探针过渡相结合的8路高效、结构紧凑的波导内空间功率合成方案。此方案的结构具有容差大、容易加工和散热等优点,并且创新使用高隔离度的波导电桥实现两个4路合成器的连接,提高合成通道间的隔离度,减小合成链路间耦合干扰。推动功放和末级功放采用相同的GaAs MMIC功放芯片,在33～36GHz频率范围内实现饱和最小12W连续波功率输出,合成效率高于75%,附加效率高于11.9%,在毫米波频段实现了高效功率合成和大功率输出。     

毫米波波导内托盘结构空间功率分配/合成网络

鉴于开槽波导功率分配/合成网络带宽小和平面电路分配/合成在毫米波频段损耗大等因素,提出了一种毫米波波导内托盘结构空间功率分配/合成网络。采用波导端口输入,在波导内部使用双对极鳍线过度,通过附加托盘和E-T形结,可以灵活地调整合成路数来加大功率输出。最后依照CST仿真的数据加工了2×1,2×2和2×4路实物加工测试,实验结果表明该空间功率分配合成具有宽带、较小的插入损耗等特性,可以应用于空间功率合成放大器设计中。     

有源集成天线阵的功率合成和波束扫描

从York的非线性动态理论出发,设计了空间耦合有源天线二元阵,实现了空间功率合成.通过改变单元的自由振荡频率,实现了无相移器的波束扫描,扫描范围达到-10°~10°,实验测试结果与理论预测值吻合良好.     

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。     

大功率固态功放合成效率研究

应用散射参数理论对大功率合成器的合成效率进行了计算推导,分析了合成效率的各种影响因素,推导出合成效率所能达到的最大值,并且给出最大合成效率的条件.这对于进行S频段连续波800 W固态功放研制打下很好的理论基础.     

一种Ka波段开槽波导空间功率合成器的设计

设计了一种结构简单,容易制造的开槽波导功率分配器/合成器。该合成器采用锥形微带线-波导的过渡结构,每路微带线传输部分由小腔体进行隔离。通过CST仿真软件,设计了一个中心频率为35GHz的Ka频段的功率合成器。仿真结果显示,该结构回波损耗小于-20dB时的带宽达近500MHz,且插入损耗小于0.1dB。可见,具有极低的插入损耗和较低的回波损耗。     

背腔式槽阵的谱域法

本文运用谱域法和传输线概念建立背腔式槽阵的本征方程，在窄槽情况下，与文［３］的本征方程相同。导出天线基本参数如功率传输系数，输入电压驻波比。品质因素，辐射场以及方向性系数的表达式，并以功率传输系数为例进行了数值计算。     

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%.     

楔形平面AWG优化设计的数值计算

讨论了与辐射特性相关的楔形平面波导的设计问题,认为对于渐变波导,光栅输入Bloch模转换成平面输入波,其辐射出的能量绝大多数集中在干涉m=0级Brillouim区中,设计了一最佳阵列波导,得到最佳结构参数,分析了影响传输效率的因素,并进行了仿真计算。     

高效功率合成电路及其分析方法

本文阐明当功率放大器幅、相不一致或部分动放不工作时，仍有高合成效率的新型功率合成电路。以有四个功放的合成电路为例，给出有关电路参数并介绍其分析方法。     

Ka全频段功率合成放大器的设计

采用基于波导-微带探针阵列的四路波导空间功率分配/ 合成结构,研制了一种Ka 全频段1 W 功率合成放大器。该模块中集成了驱动放大器以提高整个功放的增益。利用镜像原理,简化了具有对称性结构的波导-微带四探针功率分配/ 合成网络的仿真设计。在分析了屏蔽微带线相关寄生模式的基础上,合理设计腔体结构,保证了合成放大器在全频段内稳定工作。实测结果表明,在26.5 ~40 GHz 的Ka 全频段范围内,连续波饱和输出功率大于30.5 dBm,小信号增益大于40 dB。合成效率全频带内大于84%,36 GHz 以下频段高于88%。