空間功率合成的K波段線性固態(tài)功率放大器技術(shù)研究.pdf

1、隨著毫米波技術(shù)在各種系統(tǒng)平臺中的廣泛應用,毫米波系統(tǒng)對大功率固態(tài)發(fā)射機的需求日益迫切。毫米波功率放大器(PowerAmplifier,PA)具有于體積小、重量輕、電源電壓低、壽命長等優(yōu)點,這使其在雷達、通信和電子對抗等微波毫米波系統(tǒng)中得到廣泛應用。但是單個固態(tài)功率器件輸出功率達不到要求,嚴重制約了毫米波發(fā)射系統(tǒng)的發(fā)展。為了獲得大功率輸出,就需要采用功率合成技術(shù)。而為了提高功放的線性度和效率,線性化技術(shù)也應運而生。
　　本課題重點研

2、究基于空間功率合成技術(shù)的K波段毫米波固態(tài)功率放大器,并結(jié)合線性化技術(shù)來提高功率放大器的線性度。作為技術(shù)驗證,設計制作一款兩路空間功率合成的放大器,其實測技術(shù)指標為:在25.5GHz～26.5GHz的頻段內(nèi)增益大于44dB,輸出功率大于4.48W(36.5dBm),三階交調(diào)抑制優(yōu)于16dBc,功率合成網(wǎng)絡在無源狀態(tài)下測得的合成效率高于96％,在40°C～85°C工作溫度范圍內(nèi)有較好的性能一致性。
　　課題從設計指標入手,對總體指標進

3、行了分解和細化,制定了功率放大器的總體方案。課題首先研究了空間功率合成和線性化技術(shù)的基本原理和常見手段,分析了影響合成效率的主要因素。通過計算機建模與仿真研究了波導T型節(jié)、分支波導3dB功分器兩種代表性的空間功率合成結(jié)構(gòu)以及單探針、雙探針兩種代表性的波導-微帶的相互過渡結(jié)構(gòu)以及影響這些結(jié)構(gòu)性能的主要因素。通過仿真對多路功率分配-合成網(wǎng)絡進行了深入探索且實測驗證性能優(yōu)異。
　　本文對多路合成功放中的電源設計、分配和保護進行了細致分析

4、。為簡化供電需求,使用外部+6V單電源供電,通過功放內(nèi)部的電源電路將其轉(zhuǎn)換得到漏極、柵極所需的多路正負電壓。同時為避免功放芯片因電源故障而損壞,設計了保護電路,當柵極未施加合適負壓時漏極電源不會輸出。為解決多路功放模塊的大電流需求,降低電路損耗,設計了36V到6V的DC/DC電源模塊。本文還研究了溫漂對功放性能的影響并提出了一種靈活的溫度補償方案。此外,文章對大功率功放及其電源的散熱設計進行了較細致的研究,提出了一種可靠的散熱方案。