电子科技大学硕士学位论文Ku波段脉冲固态功率合成放大器的研制姓名：陈俊申请学位级别：硕士专业：电磁场与微波技术指导教师：罗永伦20090501摘要摘要发射机是微波毫米波系统必不可少的关键部分。近年来，由于半导体功率器件工艺的进步和成本的降低，微波固态发射机越来越多地为各类微波系统所采用。在单个器件输出功率有限的情况下要提高系统的输出功率，采用功率合成技术是一种有效解决问题的方法。本文针对Ｋｕ波段固态功率放大的技术现状，并结合应用需求，选取了基于波导的空间功率合成技术，来研制Ｋｕ波段脉冲峰值功率４０Ｗ的固态功率合成放大器。论文围绕功率输出、脉冲上升沿时间和设备小型化三大技术难点，在方案制定和微波无源电路设计过程中开展了以下的工作：将系统划分为微波功率放大器和脉冲调制器两大模块，使技术难点细分并逐个加以解决；采用基于波导的空间功率合成技术完成功率输出：采用对ＧａＡｓＦＥＴ功放芯片进行漏极脉冲调制的方式实现良好的脉冲时域参数指标。微波无源电路设计是设备小型化的关键性因素，对比传统的Ｅ面波导合成器，本文提出了一种新型的Ｈ面波导结构，对其进行优化改良后作为波导分酉己／合成网络，在减小无源电路体积的基础上实现了低插损，为设备小型化奠定了基础。本文完成了１３－－一１４ＧＨｚ范围内峰值功率大于４０Ｗ的固态功率合成放大器的设计制作，其整体外观尺寸为１８２．４×７４×６０ｍｍ３，达到了设备小型化的设计要求。测试结果表明：在１３～－１４ＧＨｚ的范围内，可获得的平均峰值功率为４３．１Ｗ，大信号功率增益大于３６ｄＢ；脉冲宽度为１．０２雌，脉冲上升下降沿均为３０ｎｓ，完全达到并优于设计指标。带内平均合成效率为８０．４％。关键词：固态功率放大器，空间功率合成，脉冲输出功率ＡＢＳＴＲＡＣＴＡＢＳＴＲＡＣＴＴｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｓａｒｅｋｅｙｐａｒｔｓｉｎｍｉｃｒｏｗａｖｅａｎｄｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ－ｗａｖｅｓｙｓｔｅｍｓ．Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ｄｕｃｅｔｏｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓｏｆｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｐｏｗｅｒｄｅｖｉｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＇ｓａｎｄｄｒｏｐｐｉｎｇｏｆｃｏｓｔｓ，ｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｓｏｌｉｄｓｔａｔｅｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｓｈａｖｅｂｅｅｎａｄｏｐｔｅｄｂｙｖａｒｉｏｕｓｍｉｃｒｏｗａｖｅｓｙｓｔｅｍｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ａｓａＳｉｎ鸢ｅｄｅｖｉｃｅｕｓｕａｌｌｙｇｉｖｅｓｏｕｔｌｉｔｔｌｅＲＦｐｏｗｅｒ，ｅｆｆｅｃｔｉｖｅａｐｐｒｏａｃｈｅｓｏｆＲＦｐｏｗｅｒｃｏｍｂｉｎｇａｌｅｎｅｅｄｅｄｔｏｏｂｔａｉｎｇｒｅａｔｅｒｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒｆｏｒｔｈｅｓｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ．Ｉｎｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓ，Ｋｕｂａｎｄｓｏｌｉｄｓｔａｔｅｐｏｗｅｒｃｏｍｂｉｎｅｄａｍｐｌｉｆｉｅｒ（ＳＳＰＡ）ｉｓｓｔｕｄｉｅｄａｎｄａＫｕｂａｎｄＳＳＰＡｗｉｔｈ４０Ｗｐｕｌｓｅｄｐｅａｋｐｏｗｅｒｏｕｔｐｕｔｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｗｉｔｈａｐｐｌｙｉｎｇｗａｖｅｇｕｉｄｅ—ｂａｓｅｄｓｐａｔｉａｌｐｏｗｅｒ－ｃｏｍｂｉｎｉｎｇａｐｐｒｏａｃｈ，ｗｉｔｈｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｂｅｉｎｇｃｏｎｃｅｒｎｅｄａｂｏｕｔｔｈｅｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒ，ｐｕｌｓｅｒｉｓｉｎｇｔｉｍｅａｎｄｍｉｎｉａｔｕｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＳＳＰＡ，ｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｃａｒｒｉｅｓｏｕｔｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｗｏｒｋｓ．ＴｈｅＳＳＰＡｉｓｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｔｈｅｍｉｃｒｏｗａｖｅｐｏｗｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒａｎｄｔｈｅｐｕｌｓｅｍｏｄｕｌａｔｏｒ．Ｔｈｅｗａｖｅｇｕｉｄｅ－ｂａｓｅｄｓｐａｔｉａｌｐｏｗｅｒ－ｃｏｍｂｉｎｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅａｍｐｌｉｆｉｅｒｔｏｏｂｔａｉｎｇｒｅａｔｅｒｏｕｔｐｕｔ．ＡｎｄｔｈｅｄｒａｉｎｏｆｔｈｅＧａＡｓＦＥＴｐｏｗｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒｃｈｉｐｉｓｐｕｌｓｅｄｔｏｇｅｔｆａｓｔｐｕｌｓｅｒｉｓｉｎｇｔｉｍｅ．Ｍｉｃｒｏｗａｖｅｐａｓｓｉｖｅｃｉｒｃｕｉｔｄｅｓｉｇｎｔａｋｅｓｋｅｙｒｏｌｅｉｎｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇｍｉｎｉａｔｕｒｉｚａｔｉｏｎ．ｔｈｅｓｉｓｐｒｅｓｅｎｔｓｎｅｗＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＥ－ｐｌａｎｅｗａｖｅｇｕｉｄｅｃｏｍｂｉｎｅｒ，ｔｈｉｓａｔｙｐｅｏｆＨ－ｐｌａｎｅｗａｖｅｇｕｉｄｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ晒ｐｏｗｅｒｄｉｖｉｄｉｎｇ／ｃｏｍｂｉｎｉｎｇｎｅｔｗｏｒｋ．Ｗｉｔｈｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄｃａｒｅｆｕｌｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ，ｔｈｉｓｗａｖｅｇｕｉｄｅｓｔｒｕｃｔｍ＇ｅｈａｓｒｅｄｕｃｅｄｔｈｅｖｏｌｕｍｅｏｆｔｈｅｐａｓｓｉｖｅ