毫米波波导功率合成器的设计与仿真(2)
1.1 毫米波特点
毫米波是介于微波与红外之间的电磁波，频段是指300GHz～30GHz 相应波长为 0.1～10mm[1]。从频谱上看，毫米波低端总与微波相连，而高端则和红外、光波相接，因此兼有微波和光波的特性，其主要特点如下[2]：
（1）毫米波穿透能力比较强，相比红外和光波来说，毫米波能更好的穿过雨、烟、雾等介质，而且在穿过等离子体时衰减很小。
（2）在毫米波频段，可应用大气中氧分子和水蒸气引起的衰减与频率有关系这一特点来进行频谱分析，从而达到对无线电波遥控、遥测的目的。另外，在毫米波频段进行无线电传输，其电磁兼容和抗干扰能力很强，常用于保密通信。
（3）毫米波波长短，准光特性好，分辨率强，在对目标进行导航、定位和跟踪时，其空间上目标的定位精度也就更高。
（4）在毫米波频段，由于信道与无线电电子设备的有源器件绝对频率带宽更宽，其信息的传输能力将会变得更强，尤其是提高了无源无线电定位（辐射计）的灵敏性以及有源无线电定位时的距离分辨率。此外，在相参毫米波雷达系统中，由于多普勒频移的提高，雷达系统可在杂波背景下实现更高的目标速度分辨率和更佳的目标可观测性。
（5）当今，微波频段变得越来越拥挤，毫米波可用频带宽，大大提高了信息的传输率，在一定程度上缓解了频段拥挤的局面，同时，也为目标识别增加了新的手段。
毫米波的主要缺点是在大气层中传输时频率选择性吸收和散射比较低频率上的无线电波更为严重，特别是在大气中存在水凝物和其它不均匀性条件下。因此，毫米波更使用于短程无线电系统。
1.2 毫米波功率合成器技术研究现状
1.3 本论文的工作
本文还详细介绍了功率合成技术的基本原理，讨论了影响输出功率和合成效率的主要因素。通过对基于波导的功率合成技术的分析，利用HFSS仿真软件仿真并进行加工测试，研究设计出一个合成效率高，损耗低、带宽宽、结构简单的功率合成器。章节安排如下：
第一章：对毫米波的特点，毫米波功率合成技术的国内外动态做了简要的描述。
第二章：本章主要描述了功率合成器的工作原理，列出了基本公式。分析了幅度、相位对功率合成器的影响，然后对各类功率合成技术进行了简要概述，包括芯片级功率合成，电路型功率合成，空间功率合成技术，混合型功率合成技术。
第三章：本章主要介绍了矩形波导的一些理论知识，主要包括波导中的场，其中分别介绍了TE波和TM波的特性。又介绍了矩形波的传输特性，工作特性，衰减特性等基本理论。
第四章：本章主要介绍了T形结功率合成器理论，包括E-T接头和H-T接头的合成原理，主要介绍了信号由输入端口正向反向输入时的合成特性。
第五章：本章介绍了该功率合成器整体设计和测试方案，根据回波损耗，插入损耗，隔离度，相位特性等S参数。一步步优化设计模型，观察数据以及S参数曲线进行微调，给出个最终参数和模型图。
第吹冰章：对仿真结果进行分析验证。
2 功率合成器的有关理论
2.1 功率合成器工作原理
先简单介绍一下功率合成放大的工作过程。功率合成放大器的输入信号被功分器分成N路幅度一致的信号，各路信号经功率放大器放大后经功率合成网络把信号合成后再通过输出端口输出。其输出功率为
（2-1）
其中，η为合成效率。