下载文档原格式
一种Ka波段径向波导功率合成器设计
牛海君
【期刊名称】《舰船电子对抗》
【年(卷),期】2015(038)002
【摘要】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30～34 GHz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.
【总页数】4页(P101-104)
【作者】牛海君
【作者单位】中国电子科技集团公司第13研究所,石家庄050051
【正文语种】中文
【中图分类】TN73
【相关文献】
1.一种Ka波段基片集成波导功率合成器的设计 [J], 彭洋;周志平;姚思洁
2.一种径向波导Ku波段空间功率合成器的设计和实现 [J], 苏斌;朱建立
3.一种Ka波段开槽波导空间功率合成器的设计 [J], 彭洋;朱建立
4.一种新型的渐变脊径向波导空间功率合成器设计 [J], 邵美婷;宁曰民;刘祖深
5.一种双脊波导耦合的Ka波段行波同相功率分配／合成器 [J], Qing-Xin Chu;Zhi-Yong Kang;Qiong-Sen Wu;Da-Yi Mo
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种Ka波段宽带功率合成放大器的设计
杨强;吴沛涛
【期刊名称】《无线电工程》
【年(卷),期】2013(043)007
【摘要】随着电子对抗等宽带微波系统的日益发展,毫米波宽带功率放大器需求也越加强烈.近年来随着空间功率合成技术研究的深入开展,基于波导内的空间合成技术在合成效率、相对带宽和实用化方面均展现了良好的特性,受到了广泛的关注.介绍了一种新颖的小型化空间功率合成器,基于波导内空间合成技术,采用非均匀对极鳍线的等分过渡方式,对BJ320波导进行分层结构设计并实现了一种Ka全频段功率放大器,在32mm×30 mm×24 mm总体积内实现了4路合成,显示出了良好的工作性能.
【总页数】3页(P55-57)
【作者】杨强;吴沛涛
【作者单位】中国电子科技集团公司第十三研究所,河北石家庄050051;中国电子科技集团公司第十三研究所,河北石家庄050051
【正文语种】中文
【中图分类】TN722.75
【相关文献】
1.一种Ka波段基片集成波导功率合成器的设计 [J], 彭洋;周志平;姚思洁
2.一种Ka波段径向波导功率合成器设计 [J], 牛海君
3.一种Ka波段链式功率合成结构设计 [J], 贾兵;赵永久;贺颖
4.一种Ka波段开槽波导空间功率合成器的设计 [J], 彭洋;朱建立
5.一种Ka波段40W宽带功率合成放大器的设计 [J], 张人天; 蔡雪芳; 罗嘉
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种基于径向波导的K波段宽带功率合成器杨冬;尹震峰;蒋开创【摘要】设计了一种基于径向波导的K波段四路宽带功率合成器.为了加工方便以及提高径向波导功率合成器的功率容量,通过矩形波导将信号馈入径向波导,同时在径向波导底部采用渐变阻抗过渡实现阻抗匹配.仿真结果表明:该结构的径向波导合成器频带宽、合成效率高,且具有功率容量大、散热好、容易加工装配等特点.【期刊名称】《制导与引信》【年(卷),期】2014(035)003【总页数】4页(P51-54)【关键词】径向波导;功率合成器;矩形波导【作者】杨冬;尹震峰;蒋开创【作者单位】空驻上海航天局军代表室,上海200090;上海无线电设备研究所,上海200090;上海无线电设备研究所,上海200090【正文语种】中文【中图分类】TN73随着微波毫米波技术在雷达、通信等领域的迅速发展，对高效率功率放大器的要求越来越高。
目前，在单个固态器件输出功率有限的情况下，普遍采用功率合成技术提高输出功率。
功率合成器的损耗直接决定着合成效率，在众多的功率合成器结构形式中，径向波导功率合成器具有损耗低、散热好等优点，已逐渐成为当前功率合成技术研究的方向之一[1-2]。
本文基于径向波导结构设计了一种K波段宽带功率合成器，该结构采用了WR42标准矩形波导将信号馈入径向波导，利用径向波导实现了四合一功率合成器。
同时，为了获得更宽的带宽，在径向波导底部采用渐变阻抗过渡实现阻抗匹配。
仿真设计结果表明，在K波段范围内，该结构的合成器能够实现端口回波损耗大于20 dB、工作带宽大于23.3%，同时能够实现较高的合成效率和较小的体积，具有微波毫米波宽带大功率合成应用的潜力[3]。
1.1 径向波导的场分析径向波导是一种非均匀传输线，由上下两个圆片组成，设径向波导壁为理想导体，波导内为介电常数ε和磁导率µ的无损理想介质，波导结构如图1所示[4]。
图中：Er为波导径向；r为波导半径；Φ为旋转角度且逆时针方向为正方向；b为波导腔体的高度。
Ka频段波导内空间功率合成功率放大器设计
卫少卿;陈冠军
【期刊名称】《无线电工程》
【年(卷),期】2018(48)6
【摘要】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％.
【总页数】5页(P497-501)
【作者】卫少卿;陈冠军
【作者单位】中国电子科技集团公司第五十四研究所, 河北石家庄050081;中国电子科技集团公司第五十四研究所, 河北石家庄050081
【正文语种】中文
【中图分类】TN73
【相关文献】
1.Ku波段波导内空间功率合成功率放大器 [J], 杨作成;李楠;孟旭东;
2.波导内空间功率合成放大器的设计 [J], 徐永杰;郭锋
3.Ku波段波导内空间功率合成功率放大器 [J], 杨作成;李楠;孟旭东
4.Ka频段T型波导功率合成器的改进设计 [J], 江肖力;王斌
5.基于功率合成器的北斗射频功率放大器设计 [J], 高贵虎;苏凯雄
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种Ka波段开槽波导空间功率合成器的设计摘要：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一波导的过渡结构，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35 GHz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-20 dB时的带宽达近500 MHz，且插入损耗小于0．1 dB。
可见，具有极低的插入损耗和较低的回波损耗。
关键词：空间功率合成；开槽波导；功分器；CST0 引言当前，在本地多点分配业务这种无线通信系统中，越来越多地用到毫米波段。
基站发射机需要中、高功率的固态功率放大器。
尽管目前在高频半导体技术和芯片制作方面取得不小的进展，但是毫米波设备仍然受制于它们的最大输出功率。
目前，市场上可以买到的毫米波段功率放大器芯片MMIC一般只有几瓦的输出功率，因此要获得足够高的输出功率，需用好几片MMIC进行合成。
空间合成器因为其较低的插入损耗和更高的合成效率，从而比传统的电路合成更受欢迎，它们的合成效率与用于合成的芯片数量有关。
在制作时，合成电路应尽可能紧凑，但是实际尺寸却受芯片大小、偏置电路、散热等方面的影响。
本文介绍的空间功率合成方案，采用开槽矩形波导与多路锥形微带线耦合的方案。
该方案中，开槽矩形波导的结构比较简单，容易制作，尺寸也不大，而且散热很好。
在制作10～33 GHz的功率放大器时备受推崇。
这种方式构建的放大器，维修起来也很容易，若要获得更大的合成功率，只需要使用较大功率的芯片代替某路原有芯片即可。
当然，这些高频段的芯片体积都很小，在装配时必须非常小心。
1 工作原理与结构开槽波导空间合成器的工作原理和开槽波导功分器的外形如图1所示。
信号从波导口输入，通过开在波导宽边或窄边上的纵向槽耦合到微带线中实现功分，经过放大器放大后的信号再由微带到槽耦合后合成。
开槽波导功分器按能量在波导中的传播方式不同可分为行波式和驻波式。
行波工作方式下，可在波导终端填充吸收材料，避免在波导内形成驻波，耦合槽的位置无特别要求；在驻波工作方式下，波导终端短路，能量在波导中呈驻波分布，耦合槽应开在电场的波腹位置。
一种基于波导的毫米波高功率合成器
李勇利
（电子科技大学物理电子，成都100190）
nie_yang17@
摘要：本文介绍了一种基于波导结构的微波毫米波功率合成器，它是一种扩展同轴波导的N端口空间功率合成器，这种功率合成器采用TEM主模传输，截止频率无限低，具有宽频带应用特点。
同时它所具有的大功率，高效率，低差损等特点，使其在微波毫米波大功率合成方面具有良好的应用前景。
关键词：毫米波，同轴波导，空间功率合成，TEM模
A type of millimeter-wave power-combinor based on
waveguide
NieYang
(Institute Of Electronics , Chinese Academy Of Sciences, Beijing 100000)
Abstract: A new type of waveguide- microstrip line transitions is introduced in this article. In this transition the waveguide and microstrip line are connected in a straight line ,it is airproof and is smaller than ever been. We tested it back to back, it has a good performance. In the frequency of 28GHz—32GHz, it has a insert loss is less than 0.7 dB ,and return loss less than 18dB. Keywords: waveguide- microstrip line transitions ,probe，agitate-pole
1 引言
随着我国国防军事电子技术的快速发展，毫米波逐渐成为我国军事运用的主要频段，功率放大器作为发射机的关键部件，对高功率放大器的需求更是与日俱增。
然而，目前由于毫米波段单级固态功放的输出功率有限，不能满足要求。
采用功率合成技术能够得到更大的输出功率以满足系统的要求。
波导结构的空间功率合成技术作为功率合成技术的一种具有工作频带宽，合成效率高的优点。
较传统的功率合成方式如Wilkson功分器，分支线耦合器等有很大的改善。
目前，各种新型的功率合成方法和新型结构不断出现。
功率合成技术和功放的输出能力也得到了进一步的提高。
空间功率合成的结构有很多种，本文主要介绍的是一种扩展同轴波导的空间功率合成。
2 基本原理
我们可以把深入波导的探针看成一个天线，若同轴线接波源，向波导所限定的方向辐射电磁波，一般地说，只要电磁波的电场或磁场分量与波导某模式的电场或磁场分量一致，该模便会被激励[1]。
根据互易定理，若波导口接波源，那么此时能量也能从波导中被耦合出来。
探针从波导的短路面插入，与波导内的电场方向垂直，探针会对波导内的场结构产生影响（如图1），这样是不能把能量耦
2
图1 探针附近的电场矢量
合出去的，所以就要从探针的正上方插入一根调节螺钉，对波导内的场结构产生扰动[3]（如图2）。
探针和螺钉的顶面之间就会形成一个电容，能量是可以从这个电容上被耦合出去的。
图2 插入调节钉后波导内的电场结构
3 仿真设计
根据理论分析可知，螺钉的位置和长度、探针的长度是影响过渡结构性能的因素。
将探针从短路面中间插入，调节螺钉从波导宽边的中间插入，螺钉位于探针尖端的正上方附近，设调节螺钉的半径为变量R1，调节螺钉的长度为变量D ，调节螺钉与短路面的距离为变量C ，探针的长度为变量L ，探针的半径为变量R2，利用Ansoft 公司的商用软件HFSS 建立模型进行仿真。
调节这几个变量可以得到一个较好的效果如图4所示。
图3 过渡结构的侧面剖视图和波导口入视图
图4 过渡结构优化结果
由图中可以看出，在27G-32G之间的一段频率内，过渡结构有较好的性能，插损小于0.2dB。
4 过渡结构的制作与测试
测试采用背对背形式，两个过渡结构由一段15mm长的微带线联接。
图5 测试结构剖面图
测试仪器使用Agilent公司的10MHz—40GHz矢量网络分析仪，旋动调节螺钉得到最佳的传输性能，如图6所示。
图6 测试结果
从图中可以看出，在28GHz—32GHz频率范围内，回波损耗小于-18dB，插入损耗小于0.7dB（其中包括15mm长的50Ω微带线的损耗）。
实测结果与仿真结果基本一致，插入损耗较仿真结果略大，这是由装配误差引起的。
图7 实物照片
5 结论
本文介绍了一种直通方向的波导—同轴探针—微带过渡结构，这种结构与以往所用的过渡结构相比，其主要优点在于既解决了波导—微带探针过渡、波导—鳍线—微带过渡等结构普遍存在的气密性的问题，而且具有波导接口—同轴探针—微带线直通的联接方向，比传统的E面插入的波导—同轴探针—微带线过渡结构更有利于小型化集成。
由于调节螺钉可以对装配误差进行一定的补偿调节，这种新结构受装配工艺水平的影响也较其他结构更小。
但是，这种结构的带宽较窄，有待进一步改进。
3
参考文献
[1] 刁睿徐锐敏谢小强，“Ka频段波导—同轴探针—微带过渡的研究”，中国科技论文在线
[2] 薛良金, 毫米波工程基础. 北京：国防工业出版社, 1999.
[3] 黄香馥. 微波固体电路.成都：电子科技大学出版社.1990
[4] Yi-Chi Shih, Thuy-Nhung Ton, and Long Q. Bui, “Waveguide-to-microstrip Transition for Millimeter-wave Applications,”
IEEE MTT-S, Vol.1, pp. 473-475, May 1988.
[5] Yoke-Choy Leong, Sander Weinreb, “Full Band Waveguide- to-microstrip Probe Transitions,”IEEE MTT-S, Vol.4, pp.
1435-1438, June 1999.
4。
