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60GHz毫米波功率合成技术的研究

作　者: 王先锋
导　师: 史治国；陈抗生
学　校: 浙江大学
专　业: 物理电子学
关键词: 毫米波功率合成 TE011-λ/4谐振系统高Q值低损耗 λ/4谐振器三维封装
分类号: TN73
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本文在国家自然科学基金(No.60801004)和浙江省自然科学基金(No.2010C31069)的支持下,提出了一种基于“TE0111-λ/4谐振系统”的60GHz毫米波功率合成器,“TE011-λ/4谐振系统”是由TE011圆波导谐振器耦合N个λ/4谐振器的谐振系统。该功率合成器通过有源电路接入到“TE011-λ/4谐振系统”,从而将N个作为输入源的λ/4谐振器的功率通过TE011圆波导谐振器合成为较大的功率,并通过输出端口输出。本文主要研究了：1、各种谐振器的类型及其工作原理：2、λ/4谐振器由微带线到通孔工艺的改进,仿真结果表明基于通孔工艺的λ/4谐振器由于通孔与基片垂直放置从而大大提高了Q值,降低了损耗；3、有源电路和无源电路在不同软件中的联合仿真方法,研究结果表明S参数作为连接有源和无源电路的载体是有效而合理的；4、提出并设计了基于“TE011λ/4谐振系统”的60GHz毫米波功率合成器,仿真结果表明该功率合成器具有功率合成性能,并且具有很高的Q值；5、提出了一种功率合成器的网络拓展结构,从而为更大功率的合成奠定了基础。全文的主要贡献和创新点在于：首先提出了一种新颖的基于“TE011-λ/4谐振系统”的60GHz毫米波功率合成器,该方案具有高Q值,低损耗,兼容现代电路封装技术,具有良好的扩展性等；其次改进了传统的基于微带线的λ/4谐振器的结构和性能；最后提出并验证了一种基于S参数的有源和无源电路联合仿真的方法。论文第一部分(第二至五章)首先提出了该系统的各部分结构和工作原理,包括对驻波谐振器的设计、优化,对负阻电路的分析和选择,对系统级仿真的思路验证；第二部分(第六章)则根据第一部分的研究成果重点设计并仿真了基于“TE011λ/4谐振系统”的60GHz毫米波功率合成器,仿真结果表明,系统工作在60.48GHz,输入端口的回波损耗为-18.477dB；单端传输系数为-6.662dB；合成效率约为87.1%,系统的Q值为11144；系统合成后的电磁场幅值与输入端口的个数展示出良好的线性关系；最后(第七章)从系统的扩展性出发,提出了一种基于基片集成波导技术的功率合成器及其网络结构,以便输出更大功率。

60GHz毫米波功率合成技术的研究

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