毫米波准光功率合成技术的研究进展

总结了毫米波、亚毫米波频段的准光功率合成技术的研究进展,介绍了准光功率合成技术早期的研究成果。重点讨论了近期提出的引入全息技术的准光功率合成技术。全息技术有效地解决了器件小型化和散热间的矛盾,能满足未来更高频率的输出功率和效率的要求。     

毫米波复合式准光功率合成理论与实验研究

本文从理论和实验两方面对一种新型的毫米波准光功率合成器，即：复合式准光功率合成器进行了较全面的研究。结果表明由于该功率合成器具有良好的阻抗匹配和相互注入锁定特性，因而具有较高的输出功率和合成效率，四只国产Ｇｕｎｎ器件组成的八毫米复合式准光功率合成器，在３５．６ＧＨｚ频率附近的最大输出功率达８１６ｍＷ，合成效率为８６．３％，大于１００ｍＷ输出的机械调谐带宽为８６０ＭＨｚ。     

毫米波准光功率合成评述

本文对各种毫米波功率合成技术做了简单地回顾,综述了几种当前国际上开展的毫米波准光功率合成方法,最后简单地介绍了作者提出的复合式准光功率合成方法。     

准光技术在毫米波功率合成中的应用

本文综合目前国内外有关准光学谐振腔在毫米波、亚毫米波功率合成技术中应用的研究成果,结合作者在这方面的研究体会,总结了光学谐振腔在毫米波,亚毫米波功率合成中的各种应用,并对几种光学谐振腔的结构及其特性进行了分析和研究,结果表明:光学谐振腔应用于毫米波功率合成是解决毫米波通信中大功率信号源问题的重要途径。     

采用准光技术的固态毫米波功率合成器

本文研究把固态管直接置入准光腔内实现6mm功率的有效合成。文中简介合成器的结构、原理及实验。     

一种Ka频段功率合成放大器的设计

为了满足系统对发射机小型化的需求,设计了一种Ka频段功率合成放大器,采用波导空间功率合成结合电路功率合成的方式,有效地提高了功率合成放大器的功率密度。吸收传统威尔金森电桥的优点,设计了一种低损耗毫米波微带集成3 d B电桥,其成本低,加工容易,在26~32 GHz插入损耗小于0.3 d B。提出了一种新型的魔T功率合成结构,既保持了较好的3 d B功率分配又提高了两输出支路的隔离度。以此2种3 d B电桥为基础的Ka频段功率合成网络,可提高功率合成放大器工作的稳定性。     

微波固态准光功率合成技术

近年来,越来越迫切需要大功率微波毫米波固态源。单个器件产生的功率非常有限,需将多个器件的功率加以合成。随着频率的提高,传统的封闭式谐振腔由于其固有的缺陷妨碍了微波、毫米波技术的发展,于是空间功率合成的概念应运而生。在过去十几年所尝试的各种方法中,准光学功率合成是最为成功的技术。本文综述了近２０ 年来准光学功率合成技术所取得的成就,并提出急待解决的问题。     

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%.     

一种Ka波段宽带功率合成放大器的设计

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32 mm×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。     

（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。     

一种新型Ka波段八路功率分配/合成网络的设计

本文提出了一种新型的Ka波段波导功率分配/合成网络,该功分合成器采用一个两路ET和两个四路H-T、E-T相结合的新型四路功分器来实现八路功率分配或者功率合成。由于该结构的对称性使得功率分配后各个支路具有良好的幅相一致性,有利于实现较高的合成效率。另外,此网络形式结构紧凑、插损小,使得其在毫米波发射机中具有良好的应用前景。     

毫米波高密度脉冲功率合成放大器设计

提出一种新颖的多层结构功率合成方法,具有密度高、插入损耗小的优点。相比传统双面合成方案,该技术在同样体积内理论上可将合成路数扩展1倍,实现输出功率增长3 dB,因而非常适合应用在对功放体积、重量有严格限制的平台中。通过对该高密度功率合成电路进行理论分析与仿真优化,在8 mm波段设计了一个具有4层电路形式的2×4路功率合成放大器。无源实测结果显示,30~37 GHz频率范围内的合成效率高于91%。放大器采用8只典型输出功率16 W的GaN MMIC单片合成,按35μs脉宽、10%占空比条件进行有源测试,在34~36 GHz频率范围内得到了最小123 W的功率输出,功率增益大于14.9 dB,功率附加效率高于21.7%。     

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。     

3mm回旋行波管高频窗的设计

利用等效电路理论和网络传输矩阵理论设计出了可承受平均功率10kW以上的3mm回旋行波管的输入输出窗。并用三维高频结构仿真软件HFSS和CST-MW S模拟结果与数值计算结果进行了比较,三者吻合得很好。在W波段驻波系数小于1.2的情况下,得到盒型窗输出带宽12.4GHz(13.2%);三层介质矩形窗输出带宽为18.8GHz(20%)。本文所推导的理论结果可直接运用于更高频段高频窗的设计中。     

基于FlexPDE研究顺电相KTN晶体中大调制度全息光栅的形成

在用带输运模型研究光折变效应时,大多数情况下都限定入射的相干光调制度远小于1,对方程做线性化近似以便于求解,这在求解小调制度问题时可以达到满意的精度。但在很多实际情况下光调制度接近于1,此时线性理论不再适用。基于FlexPDE程序提出了一种新的求解方法,适用于大调制度时的情况。采用有限元算法,严格求解光折变带输运方程,研究了外加电场时顺电相KTN晶体中大调制度全息光栅的形成,给出了晶体中的空间电荷场、光激发电子、离化施主、晶体折射率等的分布情况和时间演化曲线。计算结果表明,采用FlexPDE程序不仅可以大大降低带输运模型的求解难度,而且能够实时动态显示全息光栅的形成过程,具有直观性。     

基于径向波导合成技术的W波段功率放大器设计

基于径向波导合成技术,设计了一款W波段功率放大器。功放采用4路氮化镓单片微波集成电路(MMIC)单片合成设计,在90 GHz处输出功率为3.7 W,合成效率为94.3%,具有较好的工程应用价值。     

一种基于LTCC技术的新型功率放大器研制

将低温共烧陶瓷(LTCC)技术引入功率放大器的设计中,充分利用LTCC优势,将有源器件、无源器件、电气布线、微波链路全部集成在LTCC的多层结构中,真正意义上实现了功放的小型化、一体化设计,极大地提高了功放的可靠性。测试结果表明,基于该技术的两路放大器合成效率可达80%。     

顺电相KTN晶体中相位栅的衍射效率分析

为了在应用中提高读出光的衍射效率,必须合理选择参量。采用将KOGELNIK的耦合波理论与Kukhtarev方程相结合,可以得出顺电相KTN晶体中透射型相位栅衍射效率的解析式。对影响光栅衍射效率的各因素进行计算分析,发现衍射效率对入射角、晶体厚度以及外加电场的变化敏感,而45°入射角附近出现较宽的高衍射区。另外,晶体的吸收对衍射效率的影响可以忽略。结果表明,该计算分析有助于在实践中调整参量以获得较高的读出光衍射效率。     

Q 波段波导环形电桥的设计与实现

本文介绍了一种采用波导来实现的环形电桥的设计与实现方法。它是在基于微带环形电桥的奇偶模分析的基 础上,用矩形波导代替微带线,实现了Q 波段的环形电桥,环路电桥的输入输出端口均为BJ400 波导。其中为了改 善输入端口的反射,在输入端口的不连续性处加入了一个销钉,销钉的尺寸由HFSS 优化仿真确定。实测结果得到, 在43-46GHz 范围内,环形电桥的反射小于-20dB,输出端口的传输系数均大于-3.4dB,隔离度大于20dB。从测量结 果可以看出,与微带线的实现方式相比,波导环形电桥具有更小的传输损耗。