毫米波300 W脈沖功放的研究

吳小帥

(中國電子科技集團公司第十三研究所，河北 石家莊 050051)

隨著微波毫米波工程技術的發展，超大功率固態放大器在替代行波管固態化的趨勢下得到廣泛應用。超大功率固態放大器具有體積小、供電電壓低、使用壽命長和維護成本低等特點。但其輸出功率有限，為獲得更大功率輸出，往往需要高效功率合成技術，以實現超大功率輸出。

傳統的電路合成技術如Wilkinson電橋等，面傳輸線損耗大，合成效率隨合成網絡級數增加下降，限制了放大器的數量，無法滿足高效率與大功率的要求。因此，空間功率合成技術蓬勃發展，具有代表性的如：準光合成、波導內合成和徑向波導合成等。本文提出一種高效波導功率合成技術，應用國產15 W GaN功率單片，采用24路功率合成網絡，在毫米波頻段實現300 W峰值功率輸出。

1 空間波導合成網絡研究

1.1 微帶波導過渡結構

工作于TEM模的同軸線與矩形波導之間的轉換結構多種多樣,包括探針和耦合環等，其中探針耦合是一種較為常用轉換方式。波導探針耦合電場分布如圖1所示，電場有且僅有y方向分量，且相對a邊中心對稱分布，其模值呈半個正弦函數形式。當探針沿a邊中心，平行于波導內電場方向插入時，探針處于電場最強處，耦合最強。

圖1 波導探針耦合電場分布示意圖

根據上述原理，設計8 mm波段的波導同軸探針耦合結構。通過優化探針直徑、長度和與短截面距離，實現低損耗波導-同軸-微帶轉換，將微波能量從波導轉入平面微帶電路(或相反)。……