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近年来,随着无线通信技术的发展,对于高频、高效、宽带大功率固态功率器件的需求与日俱增。但随着频率的增加,固态功率器件的尺寸和功率容量却在显著地减少。为此,人们除了从半导体器件本身来研究提高功率器件的功率容量之外,还在积极探索各种功率合成方案,以便能有效提高固态功率放大系统的输出功率。在本文中,结合实际需求,首先对功率合成的理论进行了分析,阐述了影响功率合成效率的因素和功率合成技术对信号性能的影响,然后以此为基础,提出了几种新型的波导基空间功率合成技术方案,并从理论分析,电磁仿真,电路设计及实验测试等多个方面对其进行了全面的深入研究。本文的主要工作成果为:
⑴提出了运用半模基片集成波导(HMSIW)进行空间功率合成的方法。解决了传统微波毫米波空间功率合成方法中合成效率不高,加工复杂,成本过高,不适合大批量生产的技术难题。
⑵提出了一种新型的基片集成波导(SIW)到半模基片集成波导的过渡设计方法。解决了基片集成波导(SIW)与半模基片集成波导的过渡连接问题。
⑶提出了利用波导横向开槽的方法来扩展开槽波导基功率功分/合成器工作带宽的实现方法,解决了传统此类功分合成结构工作带宽较窄,不适合宽带应用的技术难题。
⑷提出了利用半模基片集成波导开放边沿进行能量耦合,构建耦合器的思想与实现方法,解决了传统微带线耦合器高频时损耗较大,用在系统时电磁兼容复杂的技术问题。
⑸提出了运用改进型Quasi-Yagi天线作为波导微带探针进行空间功率合成的思想与实现方法,与传统的Quasi-Yagi天线做波导微带探针进行空间功率合成方法相比,其可在性能少许恶化的情况下,获得更多的功分合成路数。
⑹提出了运用波导十字交叉对称放置进行空间功率合成的思想与设计方法,解决了传统空间功率合成技术工作带宽较窄,不适合宽带应用的技术难题。