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毫米波的應(yīng)用越來越多，并且大家都對(duì)毫米波有所了解。

5G毫米波和毫米波雷達(dá)是我們熟悉的技術(shù)，但除此之外，您是否對(duì)毫米波了解更多？在本文中，編輯將解釋四通道毫米波空間功率合成技術(shù)。

增進(jìn)大家對(duì)毫米波的了解。

如果您對(duì)本文的內(nèi)容感興趣，則不妨繼續(xù)閱讀。

1.簡(jiǎn)介高功率毫米波源是毫米波雷達(dá)，通信，干擾器和精確武器制導(dǎo)系統(tǒng)中發(fā)射前端的核心組件。

固態(tài)設(shè)備因其低直流電壓，高可靠性，強(qiáng)抗沖擊性，緊湊的電路結(jié)構(gòu)，小尺寸和輕巧而受到高度重視。

但是，隨著頻率的增加，單個(gè)固態(tài)設(shè)備的功率輸出將迅速下降，從而難以滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。

通過組合多個(gè)相干的工作固態(tài)器件或疊加多個(gè)單獨(dú)的器件的輸出功率的功率合成方法是增加毫米波系統(tǒng)的輸出功率的有效方法，并且已被廣泛使用。

提出了一種基于波導(dǎo)的四通道空間功率合成網(wǎng)絡(luò)。

這種結(jié)構(gòu)可以確保功率在幅度和相位上相等。

同時(shí)，使用波導(dǎo)作為輸入和輸出可以減少輸出大功率能量時(shí)的損耗。

使用三維電磁仿真軟件HFSS進(jìn)行的仿真結(jié)果表明，在31GHz-38GHz范圍內(nèi)，功率分配網(wǎng)絡(luò)的四通道幅度不平衡小于0.05dB，相位也達(dá)到了良好的一致性，并且返回輸入端的損耗小于-20dB。

整個(gè)合成網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出端的回波損耗也小于-12dB，插入損耗也小于0.6dB。

2.功率分配器設(shè)計(jì)基于波導(dǎo)的四路功率分配器的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

由于T結(jié)功率分配網(wǎng)絡(luò)本身不匹配，因此有必要在分支接頭處放置適當(dāng)?shù)钠ヅ浣M件，以實(shí)現(xiàn)以下目的：調(diào)整每個(gè)端口的匹配情況。

本文添加了用于在分支關(guān)節(jié)處進(jìn)行匹配的不連續(xù)結(jié)構(gòu)。

更改此結(jié)構(gòu)可以調(diào)整配電網(wǎng)絡(luò)的中心頻率和帶寬。

由于功率分配器是對(duì)稱的，因此4個(gè)輸出端口的幅度和相位是相同的。

圖1通過HFSS進(jìn)行的四路功率分配器的仿真結(jié)果如圖2所示：（a）幅度（b）相位圖2功率分配器的仿真結(jié)果如圖2所示，四路功率分配器可以在較寬的頻帶內(nèi)實(shí)現(xiàn)功率分配，并且輸入端口的回波損耗小于-15dB。

同時(shí)，由于功率分配網(wǎng)絡(luò)的對(duì)稱性，其相位一致性非常好。

3.功率合成網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)探針波導(dǎo)-微帶過渡是毫米波平面集成電路中使用最廣泛的過渡結(jié)構(gòu)。

根據(jù)微帶電路平面和波導(dǎo)中波傳播方向之間的關(guān)系，可以將其分為兩種結(jié)構(gòu)。

一種形式是微帶電路平面垂直于波導(dǎo)中的波傳播方向，如圖3所示。

另一個(gè)是微帶電路平面平行于波導(dǎo)中的波傳播方向，如圖4所示。

本文使用圖4所示的結(jié)構(gòu)，其中微帶平面平行于波傳播方向以實(shí)現(xiàn)Ka-帶波導(dǎo)微帶過渡。

在這種結(jié)構(gòu)中，使用耦合微帶探頭將波導(dǎo)中的電磁場(chǎng)耦合到微帶，并通過高阻抗線過渡到50Ω微帶線。

適當(dāng)?shù)鸟詈洗笮∮糜跍p少微帶電路對(duì)波導(dǎo)內(nèi)部電場(chǎng)的影響。

圖3微帶平面垂直于波傳播方向。

圖4微帶平面和波傳播方向平行于圖5所示的四向功率合并網(wǎng)絡(luò)模型。

圖5四向功率合并網(wǎng)絡(luò)模型首先，四向相等功率分配網(wǎng)絡(luò)波導(dǎo)能量將其平均分為四個(gè)通道的減高波導(dǎo)，然后通過波導(dǎo)-微帶探頭的過渡，通過四通道功率合并網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)功率合成。

仿真結(jié)果如圖6所示：圖6顯示，在31GHz-38GHz頻率范圍內(nèi)，合成網(wǎng)絡(luò)背靠背仿真的輸入和輸出端口回波損耗小于-12dB，插入損耗較小。

大于0.6dB