论文部分内容阅读
微波功率放大技术是雷达固态发射机的关键技术。随着半导体材料的发展和制作工艺的不断进步，采用半导体技术的微波功率放大器在越来越高的频率上得到广泛应用。但单个微波功率晶体管输出功率有限，在雷达系统和其它高功率需求的场合不能满足要求。工程中大多采用功率合成技术提高固态发射机的输出功率。 本文对C波段氮化镓(GaN)功率合成放大器进行了理论分析、建模仿真、工程化实现，以及实验测试和结果分析。 首先，分别研究了二进制合成和直接N路功率合成中，合成效率与各支路信号幅度和相位不平衡程度、插入损耗、以及合成级数之间的关系，为本文十六路合成器的研制奠定理论基础。基于波导—四探针合成器和混合环合成器，实现了C波段十六路的功率合成。利用三维电磁仿真软件HFSS对其进行仿真分析，仿真结果表明:该合成器具有幅相一致性高、插损小（最大0.4dB）、合成效率高（大于91.3％）和功率容量大等特点，同时，改善了输入端口的驻波和隔离度，因此可以采用此方式进行高功率合成器的设计。另外，为了配合合成器的使用，还研制了带状线分配器和波导—探针2路分配器，并进行了HFSS仿真分析和实验测试。 其次，对合成放大器的整体设计进行了研究，包括放大器增益指标分配、效率估算、脉冲调制电路研制和加电时序保护电路的设计，并对直流馈电电路进行理论和仿真分析。脉冲调制电路的测试结果表明，该电路具有很好的上升沿(＜25ns)和顶降(＜5％)。 最后，在上述两部分研究的基础上制作了C波段GaN2.5kW功率放大器。测试结果表明:工作频带内，在脉宽100μs，占空比5％条件下，峰值输出功率高于2500W，功率附加效率大于26.9％，合成效率约68.5％，并且脉冲上升下降时间小于100ns，频谱特性指标良好，完全满足设计指标要求。 在结束语部分，对合成放大器研究、设计和实验测试工作做了总结，并对本课题以后的工作做了展望。