基于波導(dǎo)的緊湊型功率合成技術(shù)研究.pdf

1、近年來，隨著無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展，對功率放大器的帶寬、效率以及輸出功率的要求也與日俱增。然而固態(tài)功率器件受自身半導(dǎo)體物理特性的影響以及加工工藝、散熱、阻抗匹配等問題的限制，其輸出功率非常有限，而且工作頻率越高，單芯片輸出功率水平越低。因此，人們采用多個固態(tài)功率器件進行功率合成，有效提高功率放大系統(tǒng)的輸出功率。本論文在傳統(tǒng)的準光功率合成技術(shù)和波導(dǎo)基空間功率合成技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了幾種新型的基于波導(dǎo)（包括基片集成波導(dǎo)）的緊湊型功率合成方案

2、，并進行了理論分析、全電磁仿真以及實驗測試。本論文的主要工作成果如下：
　　 1．提出了新型的探針式鰭線-微帶線耦合單元，基于該耦合單元提出了結(jié)構(gòu)緊湊的單層和雙層鰭線功率合成方案。該方案利用PCB工藝把鰭線、微帶耦合探針以及微帶線集成在同一塊基片上，使整個合成器的結(jié)構(gòu)非常簡單，而且合成效率高，適合批量生產(chǎn)。
　　 2．結(jié)合微帶探針和鰭線電容窗結(jié)構(gòu)，提出了寬帶鰭線行波耦合單元，并在此基礎(chǔ)上提出了寬帶鰭線行波功率合成方案，其

3、設(shè)計重點在于利用附加蛇形微帶線進行支路的相位調(diào)整，仿真和測試結(jié)果表明，在較寬頻帶內(nèi)能夠進行行波功率合成，而且獲得了較高的合成效率。
　　 3．提出了一種新型的基于線性漸變對極鰭線的波導(dǎo)-基片集成波導(dǎo)(SIW)轉(zhuǎn)換器。該轉(zhuǎn)換器利用簡單的線性漸變對極鰭線把電場方向扭轉(zhuǎn)90°，實現(xiàn)波導(dǎo)與SIW之間的轉(zhuǎn)換，并利用此轉(zhuǎn)換器設(shè)計了四路緊湊型SIW功率合成器，仿真和測試結(jié)果表明在很寬的頻帶內(nèi)都能獲得較高的合成效率。
　　 4．提出了橫

4、向開槽波導(dǎo)功率合成方案。該方案把介質(zhì)基片的底層銅箔直接作為波導(dǎo)的寬邊，利用PCB(Printed Circuit Board)工藝把波導(dǎo)寬邊、波導(dǎo)橫向開槽以及耦合微帶線集成在同一塊介質(zhì)基片上，解決了傳統(tǒng)縱向開槽波導(dǎo)功率合成器需要復(fù)雜加工和精確裝配的問題。另外為了解決標準波導(dǎo)與基片銅箔構(gòu)成的波導(dǎo)之間的連接問題，提出了新型的波導(dǎo)寬邊連接器，利用在基片上直接構(gòu)成的扼流槽實現(xiàn)兩者之間良好的電接觸。
　　 5．提出了新型的SIW-雙微帶線

5、轉(zhuǎn)換器，并結(jié)合漸變波導(dǎo)功分結(jié)構(gòu)，提出了新型寬帶四路和八路功率合成方案。該功率合成方案利用漸變波導(dǎo)功分結(jié)構(gòu)實現(xiàn)輸入功率的多路分配，再利用雙微帶線轉(zhuǎn)換器倍增合成支路的數(shù)量，整個功率合成器結(jié)構(gòu)緊湊，散熱性能好，合成效率高。
　　 6．提出了新型的雙脊波導(dǎo)-微帶轉(zhuǎn)換器，利用此轉(zhuǎn)換器提出了單面雙脊波導(dǎo)功率合成方案和結(jié)構(gòu)更緊湊的雙面雙脊波導(dǎo)功率合成方案，并進行了仿真和測試，在較寬的頻帶內(nèi)獲得了較高的合成效率。
　　 7．利用波導(dǎo)橫向

6、開槽，提出了結(jié)構(gòu)緊湊的雙面開槽波導(dǎo)功率合成方案。該方案用兩層基片銅箔構(gòu)成波導(dǎo)的兩個寬邊，在每層銅箔上開一條槽，分別與兩條微帶線發(fā)生耦合，最終實現(xiàn)四路功率合成，整個合成器的結(jié)構(gòu)緊湊，加工和裝配簡單，合成效率高。
　　 8．提出了基于SIW的全平面四路和八路功率合成方案，仿真和測試結(jié)果表明其帶寬較寬、合成效率較高，適合批量生產(chǎn)。
　　 9．提出了基于雙探針波導(dǎo)-微帶轉(zhuǎn)換器的功率合成方案，該方案具有合成效率高、散熱性能好的特點