V波段近距探測毫米波功率放大器設(shè)計

　　1.3.3 V波段3 dB波導(dǎo)分支電橋

　　兩級以上的功率合成需要建立在波導(dǎo)電橋基礎(chǔ)上，電橋的低損耗、寬頻帶以及良好的端口駐波和支路隔離是穩(wěn)定可靠的功率合成技術(shù)前提。由于本項目要求的相對帶寬較窄，采用3個分支節(jié)就能達(dá)到指標(biāo)要求。結(jié)構(gòu)中，考慮到電橋加工可實現(xiàn)性，電橋波導(dǎo)截面尺寸適當(dāng)增加，同時將波導(dǎo)分支節(jié)的耦合孔長度減小，寬度增加，使得所有加工尺寸>1 mm，減小機械加工難度，提高相應(yīng)誤差容量，降低加工成本。這種結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，降低了合成網(wǎng)絡(luò)中分支電橋與波導(dǎo)-微帶三端口網(wǎng)絡(luò)的連接不連續(xù)性大小。

　　圖4為3 dB波導(dǎo)分支電橋模型及電磁場分析結(jié)果。電磁場分析結(jié)果表明：該電橋在頻率55～60 GHz范圍內(nèi)幅度不平衡度<0.5 dB，兩輸出端口隔離度>15 dB，回波損耗<-16 dB;整個頻帶內(nèi)，兩輸出口相差為恒定的90°。

　　圖5為以上兩種電橋級聯(lián)實現(xiàn)的毫米波波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的微帶集成兩級四路功率合成/分配網(wǎng)絡(luò)，該結(jié)構(gòu)采用一個分支波導(dǎo)作為輸入，利用這個分支波導(dǎo)來實現(xiàn)功率的第一級二等分，然后在分支波導(dǎo)的兩邊關(guān)于中心對稱的位置上各開兩個槽，利用微帶探針將能量耦合出來。輸入能量的4等分即可實現(xiàn)，分配網(wǎng)絡(luò)同時可作為合成網(wǎng)絡(luò)使用。電磁場仿真結(jié)果表明：在要求的頻帶范圍內(nèi)，四路輸出端口不平衡度<0.5 dB，輸入端口回波損耗<-15 dB;整個頻帶內(nèi)，2與3端口(或4與5端口)具有理想的同相位特性，2與4或5(或3與4或5)兩輸出口相差為恒定的90°。

　　2 實物及測試

　　V波段功率放大器的實物如圖6所示。在實驗室對功放的性能進(jìn)行測試，功率放大器的輸入為0 dBm，實際的功率輸出如圖7所示，在工作頻帶內(nèi)，輸出功率帶內(nèi)波動<0.5dB。

　　3 結(jié)束語

　　對于彈上近距探測系統(tǒng)應(yīng)用來說，一般需要幾百mW的峰值輸出功率，采用功率合成方法實現(xiàn)了250 mW的V波段功率放大器的設(shè)計，實際設(shè)計結(jié)果表明，功率放大器的體積、功耗等均達(dá)到系統(tǒng)總體的要求，并具有較好的散熱性效果，為V波段探測系統(tǒng)總體方案的實現(xiàn)以及工程應(yīng)用提供了技術(shù)保證。