毫米波波导功率合成器的设计仿真(2)
3.2.2 非拐角型波导功分器 . 28
3.3 一分四波导功分器的设计 . 33
3.4 隔离度 . 41
结论 43
致谢 44
参考文献 45 1. 绪论
1.1 课题研究背景
本课题研究的是毫米波波段的功率合成器，毫米波介乎于微波和光波之间，频率
范围在30至300GHZ，近几年来，毫米波技术被广泛的应用在雷达、通信、生物医疗
以及导弹末端制导等科技领域，这些都是因为其具有毫米波元器件尺寸小容易实现系
统小型化，以及工作频率很宽的特性，此外，相比较红外线和光波，毫米波拥有更优
异的穿透性，这使得其受天气影响较小，从而实现了全天候的工作要求。
而在毫米波的通信系统中，输出功率的大小一直是整个系统优劣的评判标准，更大的
输出功率决定了更强的抗干扰能力和更良好的通信质量，虽然随着材料和技术的不断
发展，功率放大元件的输出功率越来越大，但是其输出功率仍然受到限制，这也就导
致采用多个器件，利用功率合成技术来达到更大的输出功率这一方法成为近年来的研
究方向以及趋势，并且在一个或者多个源失效的情况下，该技术还能保证系统的正常
工作只是合成效率低一些而已，这也在另一个方面增加了系统的稳定性。 由上图可知，通常情况下功率合成技术可以分成四类，芯片式，电路式，空间功
率合成以及混合型功率合成。
1.2.1 芯片式合成
主要是将多个功率放大电路放置于芯片中实现的功率放大技术，一般采用多包并联方
式。
1.2.2 电路式合成
因为芯片合成放大效果不理想难以满足人们的需要，所以人们将多个放大单元合
成网络，一般可分为谐振式和非谐振式两种，但是谐振式合成带宽较小所以应用受到
了限制，现阶段的合成多为非谐振式，其合成效率与插入损耗以及幅相一致性有关，
因其合成带宽受到广泛采用，而非谐振式合成又主要分为 3-DB 电桥合成，链式功率
合成和多路功率合成，它们的原理如1.2.3 空间功率合成
该技术主要是利用电磁波的似光性来在空间上完成功率合成的，空间功率合成也
主要分为两种，准光腔功率合成技术和自由空间功率合成技术，其效率与整个网络损
耗关系密切，放大器的数量并不影响其效率，比较适合大功率合成。
下图是几种空间功率合成的原理示意图： 1.2.4 混合型功率合成
在大部分的情况下，我们采用的其实是混合的功率合成技术，第一级应用芯片式
合成技术，第二级使用电路合成技术，第三级使用空间功率合成，通过级联的方式合
成大功率的放大网络，当然根据实际情况我们还可以采用其他的混合方法。
1.3 国内外发展动态
1.3.1 国外发展动态
1968年，Josenhans 首先提出了功率合成的概念，他利用芯片式合成的方式在
13GHZ下达到了4.5W 的输出功率，在国际引起极大反响。
在1971年，国外就开始在电路功率合成领域进行研究，Kurodawa和Magalhaes 提出
了电路谐振式的功率合成技术，虽然后来得到极大发展但因为合成带宽较窄所以受到
限制。
到了上世纪八十年代，Geddes等人在30GHZ 利用场效应管研制出了下图的功放，
可达到110mW的输出功率，这在当时的场效应管来说已经是最高的了。
1995年，又有人提出了波导内探针耦合的链式功率合成方法。这种方法可以实现行
波特性。
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