V波段近距探測毫米波功率放大器設計

　　1.3.3 V波段3 dB波導分支電橋

　　兩級以上的功率合成需要建立在波導電橋基礎上，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(gè)分支節就能達到指標要求。結構中，考慮到電橋加工可實(shí)現性，電橋波導截面尺寸適當增加，同時(shí)將波導分支節的耦合孔長(cháng)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，提高相應誤差容量，降低加工成本。這種結構上的改進(jìn)，降低了合成網(wǎng)絡(luò )中分支電橋與波導-微帶三端口網(wǎng)絡(luò )的連接不連續性大小。

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

　　圖5為以上兩種電橋級聯(lián)實(shí)現的毫米波波導結構的微帶集成兩級四路功率合成/分配網(wǎng)絡(luò )，該結構采用一個(gè)分支波導作為輸入，利用這個(gè)分支波導來(lái)實(shí)現功率的第一級二等分，然后在分支波導的兩邊關(guān)于中心對稱(chēng)的位置上各開(kāi)兩個(gè)槽，利用微帶探針將能量耦合出來(lái)。輸入能量的4等分即可實(shí)現，分配網(wǎng)絡(luò )同時(shí)可作為合成網(wǎng)絡(luò )使用。電磁場(chǎng)仿真結果表明：在要求的頻帶范圍內，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(gè)頻帶內，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(shí)物及測試

　　V波段功率放大器的實(shí)物如圖6所示。在實(shí)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(shí)際的功率輸出如圖7所示，在工作頻帶內，輸出功率帶內波動(dòng)<0.5dB。

　　3 結束語(yǔ)

　　對于彈上近距探測系統應用來(lái)說(shuō)，一般需要幾百mW的峰值輸出功率，采用功率合成方法實(shí)現了250 mW的V波段功率放大器的設計，實(shí)際設計結果表明，功率放大器的體積、功耗等均達到系統總體的要求，并具有較好的散熱性效果，為V波段探測系統總體方案的實(shí)現以及工程應用提供了技術(shù)保證。