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Ka频段固态脉冲功率放大技术研究

作　者: 胡召宇
导　师: 徐军
学　校: 电子科技大学
专　业: 无线电物理
关键词: 脉冲调制源任意路功率合成对称双通道驱动分支波导定向耦合
分类号: TN722.75
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着电磁频谱资源的不断开发利用,毫米波频段已逐渐成为雷达、导航、卫星通信等领域重点开发的频段。特别在军事应用领域,为了实现更远的通信距离、更强的抗干扰性、更好的隐蔽性和更高的稳定性,对毫米波功率放大器提出了许多特殊的要求。目前,国内对电真空器件微波毫米波功率放大器的脉冲调制技术有比较成熟的研究,但对基于固态微波毫米波功率放大器的脉冲调制技术的研究仍然比较薄弱。本文首先通过对脉冲调制技术的理论分析,提出了功率场效应管的高速驱动方案,并采用高速窗口比较技术和对称双通道驱动技术,从而实现了大功率的高速脉冲调制源。样品经测试,输出调制脉冲前后沿小于4.5ns,脉冲宽度150ns-1.6μs连续可调,脉冲重复率500Hz-560kHz连续可调；在1.5Ω大功率负载上得到脉冲峰值电流6.1A。本文通过对分支波导定向耦合器以及关键部件的原理分析和研究,提出了一种能用于任意路功率合成设计的网络结构,并以该结构实际制作了三路功率合成网络,在设计中解决了相位一致性和幅度一致性的难点。样品经测试,各支路之间的隔离度高达-18dB,合成网络插入损耗优于-0.3dB。将该三路合成网络应用于三路合成功率放大器的设计,得到平均功率合成效率为84.4%,并具有较好的稳定性。最后应用本课题设计的脉冲源对固态毫米波功率放大器进行漏极调制,测得输出毫米波脉冲调制信号的峰值功率2.7W,包络脉冲前后沿优于28ns,包络顶部降落小于10%,包络脉冲宽度和稳定度都比较好,满足实际的工程需要。考虑到实际应用的需求,在设计中对脉冲源设计的扩展性和一致性进行了充分考虑,为了得到输出电流更大的脉冲源可以将脉冲源模块并联输出,如果要得到更高电压的脉冲源可以将脉冲源模块进行串联输出。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章引言  9-16
  1.1 固态脉冲毫米波功率放大器研制的必要性  9-10
  1.2 国内外脉冲毫米波固态功率放大器研究现状和发展态势  10-13
  1.3 国内外连续波功率合成放大器的研究  13-15
  1.4 本课题研究的内容  15-16
第二章脉冲毫米波固态功率放大器方案论证  16-25
  2.1 重要性能指标  16-19
  2.2 系统整体方案  19-22
  2.3 脉冲源调制方案  22-23
  2.4 固态毫米波功率放大器方案  23-25
第三章脉冲毫米波固态功放脉冲调制器设计  25-38
  3.1 TTL控制脉冲产生电路  25-27
  3.2 功率脉冲源驱动电路  27-31
    3.2.1 放电回路特性分析  27-29
    3.2.2 驱动回路特性分析  29-31
  3.3 功率脉冲源驱动电路设计  31-34
  3.4 功率脉冲调制源的实现与测试  34-37
  3.5 本章小结  37-38
第四章脉冲毫米波固态功率放大器无源部分设计  38-61
  4.1 N路功率合成网络的合成效率分析  38-44
  4.2 阶梯阻抗匹配  44-46
  4.3 矩形波导拐角  46-48
  4.4 波导—微带过渡  48-50
  4.5 波导多支节定向耦合器  50-56
  4.6 矩形金属波导的功率容量  56
  4.7 三路功率分配合成网络模型设计与仿真  56-60
  4.8 本章小结  60-61
第五章毫米波脉冲功率放大器装配与测试  61-76
  5.1 芯片选择  61-62
  5.2 介质基片的选择  62
  5.3 电路的微组装  62-64
  5.4 固态功率合成放大器的装配与测试  64-75
    5.4.1 单个MMIC功率放大模块的装配测试  64-69
    5.4.2 三路合成功率放大器的装配与测试  69-72
    5.4.3 三路功放合成效率分析  72-73
    5.4.4 脉冲毫米波固态功率放大器测试  73-75
  5.5 本章小结  75-76
第六章结论  76-77
致谢  77-78
参考文献  78-80
攻硕期间取得的研究成果  80

Ka频段固态脉冲功率放大技术研究

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