微波功率合成器设计研究.pdf

电子科技大学
硕士学位论文
微波功率合成器设计研究
姓名:周杨
申请学位级别:硕士
专业:电子科学与技术
指导教师:李家胤
20070601
摘要无线电发送设备中,为了保证足够远的传输距离,待传输信号须经过一系列功率放大直至获得足够大的功率再送至发射天线。单个电真空器件能够提供更大的输出功率,但其工艺加工难,工作电压高,器件尺寸和重量大,限制了其在弹载发射系统中的应用。固态功率器件具有体积小、重量轻、可靠性高、使用电压低、维护方便、温度适应性较好等优点。采用功率合成技术将多路固态器件输出功率进行同相叠加,是获得更高输出功率的有效途径之一。本文对多种功率合成方法进行了调研,综述国内外常见功率合成技术,从芯片级功率合成、电路级功率合成到空间功率合成,阐明大功率合成技术的研究意义和发展趋势。以固态电路为主要研究对象,对功率合成器件及合成系统进行了探索性的研究,提出具有一定创新性的新思路。文章的主要内容是:致哿斯β屎铣上低持邢拗乒β嗜萘俊⒔档秃铣尚实囊蛩兀惶致哿宋⒋线的结构和主要特点,详细研究了微带线尺寸对器件功率容量的影响,以及大功率合成系统中隔离电阻功率容量的量值。捎闷媾寄5姆椒ㄉ杓瞥龆Ы谒暮弦晃⒋吖β屎铣善鳎酶ㄖ砑呕⒎抡妗O晗阜治龇抡娼峁贸鼋洗蟮拇砗秃艿偷拇渌鸷摹軦优化后的尺寸制作出四合一功率合成器实物,对实物进行问测量实验,实验结果与仿真结果基本差别不大,带宽达到%,合成效率达关键词:功率合成,合成效率,功率容量,微带线,四合一功分器%。
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导师叠名:式。曼签名蚕丝一和签名:闻日期:‘年石月≯日独创性声明日期:,口口瓴卧隆勰关于论文使用授权的说明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论磁盘,允许论文被查阅和借阗。本人授权电子科技大学可以将学位缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢文中作了明确的说明并表示谢意。牡墓娑ǎ腥ūA舨⑾蚬矣泄夭棵呕蚧顾徒宦畚牡母从〖论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、C艿难宦畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑.
,为了保证足够远的传输距离,待传输信号须经过一系列功率放大直至获得足够大的功率再送至发射天线。单个电真空器件能够提供更大的输出功率,·堡其王艺加工难,,工作电压高,器件尺寸藕重量大,限制了其在弹载发射系统中的应用。固态功率器件具有体积小、重量轻、可靠性高、使用电压低、维护方便、温度适应性较好等优点。随着半导体材料和工艺的不断发展,微波/毫米波功率半导体器件的输出功率量级越来越大,ǘ喂β示骞艿穆龀骞率已达千嚣量级;ǘ喂β噬榛爻⌒в芰ù锏郊甘咛兀龀骞β蚀到摺K淙淮蠊β使烫骷墓ぷ髌德始八艽锏降墓β试嚼丛礁撸抻半导体物理的特性,单个固态器件的输出功率仍是有限的。采用功率合成技术将多路圈态器件输出功率进行圈相叠加,是获得更高输出功率的有效途径之二。’自上世纪六十年代以来,微波/毫米波功率合成技术就引起了国际上的广泛关注,经过三十多年的发展,大致划分为三类:酒逗铣桑电路合成;空间合成。实际应用中,根据工作频率、合成单元数等要求选择不同的合成技术及其组合方案。芯片合成技术就是在同一个半导体基片上,将多个独立的功率管管芯并联,.实现其功率叠加,组合出高输出功率。年钕忍崦苄酒豆β屎成的概念【浚个二极管芯安装在同一块金刚石基体上,使其电性能串连,热传输路径并联,从而提高了输入阻抗,降低了热阻,实测涑达到K婧螅鲜兰推呤甏┢冢琑仍赬波段实现了多芯片功率合成【【,再将其扩展到熨。芯片级功率合成存在如下限制:
.缏泛铣杉际谕桓龌辖ǘ喔龉苄局苯硬⒘#焙铣傻ピJ龆嗍保票匾鹌输入/输出阻抗过低,导致阻抗匹配困难;蟛糠置婊糜谑迪治拊雌ヅ浜秃铣纱湎撸渌鸷南喽越细撸合成效率受到影响;孀牌德噬撸鞴苄局渚嗬胂喽杂诠ぷ鞑ǔざ砸巡豢珊雎裕婧铣管芯数目增大,信号到达每个管芯时,将具有不完全相同的电磁场特性,使合成效率降低;β势骷纳⑷燃叭任榷ㄐ砸恢笔鞘滓?悸侵侍猓备鞴苄炯渚嗬牒苄。管芯间相互热作用不可避免的使每个管芯实际散热面积减小,合成管芯数目过多时,整体器件散热困难。芯片级功率合成是其他合成技术的基础,只有单个功率芯片输出功率容量大,才能通过其他合成方法组合出更高的输出功率。电路功率合成方法是目前较为成熟的一种大功率合成技术。按波导立体结构,可分为谐振型功率合成技术与