【摘 要】
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随着通讯技术的发展,功率器件的应用愈加广泛。传统的单片功率器件难以满足超宽带、大功率的应用需求,因此固态器件功率合成技术在工程中显得越发重要。在多种功率合成方式中,波导内空间功率合成具有耐热性好,工作频带宽,功率容量大,无辐射损耗等优点而被广泛应用。本文首先介绍了空间功率合成的国内外研究现状及常用的合成技术分类,从理论层面分析了空间合成的优势,并且介绍了设计功率合成器中的基本设计原理。其次,对WR
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随着通讯技术的发展,功率器件的应用愈加广泛。传统的单片功率器件难以满足超宽带、大功率的应用需求,因此固态器件功率合成技术在工程中显得越发重要。在多种功率合成方式中,波导内空间功率合成具有耐热性好,工作频带宽,功率容量大,无辐射损耗等优点而被广泛应用。本文首先介绍了空间功率合成的国内外研究现状及常用的合成技术分类,从理论层面分析了空间合成的优势,并且介绍了设计功率合成器中的基本设计原理。其次,对WRD650双脊波导功率合成器的理论与设计方案进行了分析。将功率合成器分为以下三个部分进行设计:TEM模式到双脊波导TE01模式的模式转换结构,即输入部分结构;双脊波导TE01模式过渡到径向波导TEM模式转换结构,即合成部分结构;以及用同轴波导输出径向波导合成功率结构,即输出部分结构。并且利用双脊波导设计了一款功率合成器,在输入端口是双脊波导的情况下,该功率合成器仿真结果表明,在6.5～18GHz的频段内,S11好于-15.4d B,插损小于-9.3d B,在7～18.5GHz的频段内,S11好于-20d B,插损小于-9.2d B。最后,介绍了同轴到双脊波导转接器的理论与设计方法,并且设计出两款不同的同轴到双脊波导转换器,最后将整体进行了测试分析。测试结果表明:第一种N型到WRD650标准双脊波导的直插式大功率转换器,HFSS仿真结果显示电压驻波系数小于1.25,实测S11优于-10d B;另外一种侧馈的SMA接头到WRD650标准双脊波导的一般功率转换器,仿真的电压驻波系数小于1.4,实测S11优于-13d B。并且利用上述第一种转接结构,在HFSS上对这种功率合成器进行了整体仿真测试,HFSS结果显示在6～18GHz内S1 1优于-17d B,支路S12优于-9.5d B。实测结果表明,功率合成器整体满足合成端口S1 1优于-10d B要求,频带内合成效率整体大于75%。本论文主要的研究成果如下:1、推导了设计功率合成器的基本理论,以及脊波导的特性参数计算方法;2、利用WRD650标准双脊波导,采用了上脊渐变下脊加长的方法设计了一款新型径向空间功率合成器;3、设计了两款转换接头,最后将转换接头与双脊波导功率合成器级联,进行了仿真测试。
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