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短波四路功率合成器的设计与仿真研究

作　者: 张峰平
导　师: 张怀武；潘华蓉
学　校: 电子科技大学
专　业: 软件工程
关键词: 传输线功率合成热设计热仿真
分类号: TN73
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 26次
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内容摘要

无线电发射设备中,为了保证足够远的发送距离,传输信号常须经过多级功率放大直至获得足够大的功率再送至发射天线。在现代的宽带功放中大多采用固态放大技术实现功率的放大,而实现高功率则采用大功率的合成技术,所以大功率的合成器成为无线电发射设备的关键组件。它能将多个功放模块的功率叠加在一起输出,功率可以达到几个千瓦或几十个千瓦的连续波功率,满足了军用和民用远程通讯的需要。本文采用传输线变压器的工作原理为基础,详细地介绍了合成器的设计与仿真过程,进行了以下的系列研究工作:1)本文介绍了功率型磁性材料在传输线变压器中所起的作用,以及大功率设计中对磁性材料的要求,详细地研究了双线传输线、同轴电缆的特征阻抗的设计原理及设计方法;2)本文详细推导了1:-1和1:4阻抗变换器的传输特性以及提高其上限工作频率的方法,介绍了一种相位补偿技术,并应用于超宽带的合成器设计中;3)本文成功地研究出新型的短波5kW四路功率合成器电路,该电路经过降阻抗和升阻抗两级合成就完成了四路的合成,合成级数达到最简,功率的传递路径最短,各项性能指标优异:工作频率的为2～30MHz,插损<0.2dB,驻波<1.15,隔离度>26dB,相位不一致性<3°,合成功率不小于5kW连续波。4)采用Solidworks软件进行结构设计;并利用Flotherm软件对合成器单路掉路情况下的平衡电阻发热问题进行了热分析,制定出采用强迫风冷方式进行热设计;并对合成器的最严酷工作状态进行了热仿真;同时对设计出来的合成器样品进行了静态参数测试和大功率加载验证。结果表明,本文的设计方案正确、合理可行,通过以上系列的工作成功地完成了本文的研究。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-20
  1.1 本文的研究意义  9-12
  1.2 国内外发展现状  12
  1.3 合成器的分类及主要研究方法  12-19
  1.4 论文的章节安排  19-20
第二章传输线的特征阻抗  20-32
  2.1 传输线理论  20-21
  2.2 传输线特征阻抗  21-28
  2.3 传输线特征阻抗的仿真  28-29
  2.4 传输线特征阻抗的测试及验证  29-31
  2.5 本章小结  31-32
第三章传输线变压器的设计  32-45
  3.1 概述  32
  3.2 倒相1：-1 传输线变压器  32-37
  3.3 基于整数平方变比的传输线变压器  37-41
  4.4 传输变压器的绕制  41-42
  3.5 传输线变压器的功率设计  42-44
  3.6 本章小结  44-45
第四章 5KW 四路合成器的电路设计  45-65
  4.1 5KW 四路功率合成器的技术指标  45
  4.2 基本合成单元  45-56
  4.3 四路合成器的电路设计  56-64
  4.4 本章小结  64-65
第五章 5KW 合成器的结构设计与热仿真  65-88
  5.1 合成器的结构设计  65-67
  5.2 合成器的热设计与仿真  67-74
  5.3 合成器的热仿真  74-85
  5.4 产品性能测试  85-87
  5.5 本章小结  87-88
第六章结论  88-89
致谢  89-90
参考文献  90-92

短波四路功率合成器的设计与仿真研究

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