微波多路功率合成器的设计与仿真(2)
目次
1 绪论 3
1.1 微波功率合成技术简介 3
1.2 近年来国内外发展动态 8
1.3 小结 9
1.4 论文的工作 10
2 微带线理论 11
2.1 概述 11
2.2 微带线的主要特性 12
2.3 微带线的不连续性 17
2.4 本章小结 18
3 微带合成理论 19
3.1 WILKINSON 功率分配/合成器简介 19
3.2 奇偶模理论 20
3.3 常见微带功率分配／合成器比较 22
3.4 本章小结 24
4 功率合成效率 25
4.1 功率合成效率的定义 25
4.2 插入损耗对合成效率的影响 26
4.3 幅度，相位离散对合成效率的影响 27
4.4 ADS原理及介绍 31
5 四合一功率合成器的设计与仿真 37
5.1 设计原理 37
5.2 原理图设计及仿真 40
5.3 版图的生成及仿真 47
5.4 本章小结 50
结论 51
致 谢 52
参考文献 53
1 绪论
随着我国航天测控，电子侦查和雷达通讯技术的发展，越来越多的电子设备需要大的功率源作为保障。
目前，在无线电发送设备中，为了保证足够远的传输距离，待传输信号须经过一系列功率放大直至获得足够大的功率再送至发射天线。虽然单个电真空器件能够提供更大的输出功率，但是因其工艺加工难，工作电压高，器件尺寸和重量大，限制了其在弹载发射系统中的应用。
固态功率器件具有体积小，重量轻，可靠性高，使用电压低，文护方便，温度适应性较好等优点。随着半导体材料和工艺的不断发展，微波/毫米波功率半导体器件的输出功率量级越来越大，L波段功率晶体管的脉冲功率已达千瓦量级；X波段功率砷化钾场效应管连续波功率达到几十瓦特，脉冲功率达到500瓦。虽然大功率固态器件的工作频率及所能达到的功率越来越高，但限于半导体物理的特性，单个固态器件的输出功率仍是有限的。
因此，采用功率合成技术将多路固态器件输出功率进行同相叠加，是获得更高输出功率的有效途径之一。
1.1 微波功率合成技术简介
1960年，Wilkinson提出一种用传输线实现的N路功率合成/分配器，由于它的结构简单，易于实现所以被广泛使用。但是这种合成器的工作带宽比较窄，在驻波比<1.1和隔离度>20dB的条件下相对带宽小于20%。有很多文章介绍展宽工作带宽的方法，1967年，Sidney David引入了开路1/4传输线展宽带宽；后来Cohn介绍了多节传输线结构来展宽带宽并给出2节功率合成器的详细设计的公式和表格。后来又有人在文章中介绍采用“渐变线阻抗变换器”和“薄膜电阻结构”来实现展宽工作带宽的目的。
近几十年来在微波和毫米波频率范围，提出了多种功率合成技术。它们主要可以分为四类：芯片(器件)合成，电路合成，空间合成及这三种技术的联合。一般来说，芯片功率合成器的输出功率很小，空间功率合成器的输出功率较大，而电路功率合成器输出功率在二者之间。
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