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1、年全国微波毫米波会议论文集改进的毫米波微带功率合成电路黄建,电子科技集团公司第十研究所四川成都!∀#!概述改进的毫米波微带功率合成电路,随着毫米波技术应用领域的扩大对毫米波发射目前典型的微带功率合成电路有微带径向多路合。、。)机功率要求也在不断提高对于毫米波频段雷达通成与多级(公如阳功分器二进制合成这两种方案特、,。信电子战和精确制导系统典型的发射功率为点比较如表∀所示一。、∀∃∀∃之间由于固态发射机具有工作电压低、,,)寿命长可靠性高等优点具有很高的工程应用价值、多级(址如12功分器径向多路合成,0二进制功分合成但单个固态功率
2、放大器输出功率较低单片功率放大损0耗较大较小%&#∃,二器最大输出功率在频段单片为并随着频钾曾各器件间隔离度巧34以上无隔离,5加近似盯功率下降因此通常需要多个固态功放的合成器件数的幕数么∗,/,⋯任意,功率合成才能满足应用需求∋平面集成性布局灵活易平面集成不易平面集成目前常用的功率合成技术有电路合成、空间功率∋微带径向多路功分.合成网络由于需要利用结构合成和准光功率合成三种后两种技术可实现大量器,,件,、,对称性保证相位一致各合成其间必须沿径向排列合成并保持较高的合成效率但结构复杂体积大∋当功分.合成均采用径向多路功分.合成网络会带来
3、布在合成器件数量低于∀个以下效率上不具明显优势,∋,,局上的困难因此难以实现平面集成同时由于各对于许多∀(级以下毫米波系统应用更多采用电路,∋口。合成端间没有隔离系统存在潜在的不稳定性合成多级(678),−)功分器二进制功分合成器虽然损基于平面传输线的电路合成具有设计和加工简,单、便、、、耗较大但其可灵活布局的优点恰可弥补微带径向多于集成易于散热体积小重量轻和低成本,,,,路功分.合成网络的缺点如果将其作为功分网络在的优点但由于传输线损耗大合成效率随着合成器,,功率放大器具有较高增益情况下其损耗仅仅降低了)件数的增加急剧下降采用微带(沮
4、如印功分器的典,。,∋信号增益对合成效率没有明显影响因此将二种型功率合成器在%&波段一般可实现∗路以下功率合成,∋9,电路结合起来提出图所示平面功率合成方案由于金属波导的传输损耗小基于矩形金属波导,的电路合成可以合成更多的器件但功分冶成网络复,,、杂加工难度大体积重+和成本均比平面电路合。成显著增加)口径向功分.合成本文在(公如,−功分器和多端,,器墓础上提出一种新颖的微带功率合成器以实现,/个以下器件毫米波固态放大器的功率合成既具备,,较高的合成效串又保持微带平面合成电路的优点。以实现∀一(以下小型集成化固态发射机图∀新型徽带/路功
5、率合成器方案!第三部分微波毫米波有源器件及电路络的总损耗为,一∋。>、∋?>=:;34<=:3:∀∀≅;Α.Β<;<,Δ若功率放大器输出额定功率时相关增益为Χ功率合成器总增益为一二;#<ΧΕ;34<乌玲瑞#∋#功率附加效率,心每个功率放大器的功率附加效率为、则功率合成器总的功率附加效率为。:玩Φ∀∀一∀∀Χ刀ΙΕ∋∋∋∋∋∋∋∋∋∋∋∋∋;∗<图!路徽带功率合成器ΧΦ一∀,)#∋∗最大合成器件数该方案利用(沮如,−多级功分器实现输入信号。,,、功率的等幅同相功分信号经过功率放大器放大后一般情况下从主要由失配各路幅相不平衡以及
6、。,。,利用微带径向功率合成输出其主要优点是可以单微带传输线损耗决定通常前两种因素不随着合成,,,,面集成各路合成信号具有一定隔离度同时具备较器件数材变化当多路合成时为了保持功率放大器之。,,高的合成效率间有足够的间距以实现良好的散热和空间隔离径,采用该方案的还可以实现非的幕数个器件的功向合成器的输入微带线会适当加长带来一定额外损,,∋,,率仅仅是增益有所下‘∀合成并保持同样的合成效率耗但总的来说对Β乓随着Β增长只有少量增∋,,∋降例如!路功率合成器电路布局如图所示在∀Γ34加,,。,,放大器增益情况下增益将减少:∗34合成效率可保
7、而对卜来说可以证明其功分网络路径微带线持。,不变长度基本上与合成器件数是线性关系当合成器件数让匕),Η,,,提高合成效率的途径;(−)功分加径向合成大于∗以后微带线损耗将成为主要损耗因此由;<,微带宽度选择<瑞;分贝单位<将随着合成器件数对近似线性增加,,合成效率和合成器件数目公式或者由;#<功率合成器相关增益将随着Β增加线性非二进制功率合成降低。「Ν兰压∀#新型合成器性能分析∗<,∋ΟΟ?∀’−‘,由;当Χ&ϑ∀汪∋时功率ΠΦ#∋∀合成效率一9Θ合成器功率附加效率随着Β增加不会明显降低。一∋目前功设径向合成器引入损耗为从34假设驱
8、动功率足一一Μ∀∗34以上,率放大器ΒΒΡ,相关增益一般可以做到够情况下则整个功率合成器的合成效率决定于径向,,。‘∀,;#34压缩点<因此对于Β该条件能得到满足合成器的效率并
