基于改进PSO的分布式信号合成功率分配方法

针对传统电子对抗系统易被侦察定位,辐射功率有限等问题,提出一种改进的粒子群算法对分布式布阵的各结点功率进行优化;首先建立在地面半圆环式分散布阵,空中合成的数学模型及以目标合成点场强值为目标函数的有约束非线性规划问题模型;针对标准PSO在处理此类问题时收敛速度慢的缺陷提出一种基于Bernoulli混沌映射的种群初始化方法来增强初始种群的多样性;针对标准PSO在迭代中后期局部搜索能力差,易陷入局部最优等缺陷提出一种基于种群分离度与Tanh函数结合的自适应惯性权重设计方案;同时提出一种基于柯西分布的扰动策略以提高算法收敛精度;仿真实验结果表明改进的粒子群算法拥有比标准智能优化算法更高的收敛速度和寻优精度,经优化后的功率分配方案可有效增强信号合成效果。

太赫兹间隙波导径向功率合成技术研究

针对太赫兹固态功放研制对于低损耗功率合成器的需求,基于间隙波导技术在200~240 GHz的频段开发了一种4路波导径向功率合成器。经无源测试,该间隙波导径向合成器的回波损耗优于-15 dB,无源合成效率达到了88.7%,展现出了间隙波导在太赫兹频段的低损耗特性。通过封装2只GaN功放芯片形成功率模块为基本单元,进一步开展有源功率合成,最终在220 GHz实现了311 mW的峰值输出功率,在200~240 GHz的频率范围内平均功率合成效率为81%。

径向功率分配/合成器的设计

讨论一种多路径向功率分配／合成器的设计及其阻抗匹配问题，这种功率分配器和合成器合成效率高，是固态功率合成的理想途径。

一种基于功率合成器和功率分配器的2.45 GHz功率放大器

当前功率放大器在输出效率、输出功率以及线性度等方面不能很好地兼顾,针对这一问题,在三级级联放大方法的基础上,提出了一种基于功率合成器和功率分配器的AB类射频功率放大器。针对线性度和增益的问题,带通匹配和T型网络匹配技术对前置驱动级电路进行了优化设计;利用功率合成技术解决了末级放大器输出功率过大的问题,并且使功率放大器的稳定性和效率得到了保证。为防止功放的温度过高,对功率放大器腔体进行了热特性分析,最高温度为81℃,可以使功放得到良好的降温。在室温测试环境下,当中心频点为2.45 GHz时,射频功率放大器的输出功率为47 dBm,放大增益为42 dB,最大功率附加效率大于45%。测试结果与仿真结果相近,为后续放大器的研究与设计提供了一定的指导。

同轴八路径向功率分配（合成）器设计

介绍一种同轴八路径向功率分配（合成）器。主要给出了电路设计方案、数学模型、结构实现、性能仿真及实验测试结果。

一种毫米波宽带径向功率合成分配器设计

介绍了一款频率覆盖38GHz~48GHz的毫米波宽带径向功率合成分配器设计。该款功率合成/分配器具有很好的幅相一致性以及较高的合成效率。利用HFSS软件对该款合成/分配器进行仿真,仿真结果表明:该结构在38GHz~48GHz的频率范围内的回波损耗大于15dB,插入损耗小于0.2dB。根据仿真结果,加工并制作了该款径向功率合成/分配器。测试结果表明该合成/分配器在38GHz~48GHz频段内插入损耗小于0.85dB,合成效率在82%以上。该款宽带径向功率合成/分配器在毫米波功率合成领域具有一定的应用前景。

二维光子晶体功率分配与合成的仿真

利用平面波展开法,绘出了光子晶体的能带结构图,揭示了光子晶体能带结构的特点.在带隙结构中引入线缺陷,实现了对电磁波传播方向的控制.通过设计不同的线缺陷分布,实现了对电磁波传输能量的分配与合成.最终完成了对电磁波传播方向的控制和功率分配及合成的引导.采用Comsol Multiphysics软件对空气背景不同形状的介质光子晶体进行功率分配与合成的仿真,结果表明,在光子晶体中通过对线缺陷的设计,可实现功率的分配与合成.

32路X波段径向波导空间功率合成系统研制

为突破单个固态功率器件在微波毫米波频段功率输出能力较低的限制,我们根据径向波导中主模TM00波电磁场的轴向对称性,提出了径向波导空间功率合成技术。并利用HFSS(高频电磁场仿真软件)和ADS(高级设计系统)软件,研制出了一款32路X波段径向波导空间功率合成系统。仿真和实验证明,从8.6GHz至12.3GHz,这种径向波导无源空间功率合成系统的插入损耗小于1dB,反射损耗小于-15dB,合成效率大于80%。

宽带高效径向波导基空间功率合成技术

为获得振幅和相位一致性较好的空间功率合成结构，对径向波导电磁场分布进行了理论分析，推导出径向波导内存在TM00主模。根据TM00波电磁场的轴向对称性，提出了径向波导功分器的简化电磁模型和等效电路。并由此研制出了性能良好的x波段159w固态功率放大器。在整个x波段，无源合成网络的合成效率都大于88％。含单片微波集成电路芯片（MMIC）的整体合成固态功放合成效率在整个MMIC工作频率范围内（11．9～12．3GHz）大于83％。

S波段多路径向线功率分配器的设计与实验

为了实现高功率微波的多路等幅同相功率分配,提出了一种新型的使用单圈探针耦合的多路径向线功率分配器。通过对新型探针耦合特性的分析,设计了一个S波段的16路功率分配器模型,并对该模型进行了数值模拟和实验测量。实验结果表明：该功率分配器在2.55－3.15 GHz的频带范围内,驻波比小于1.4,插入损耗小于0.3 dB,输出幅度不平衡度小于±0.5 dB,输出相位不平衡度小于±5°,可以在较宽的频带内实现微波的等幅同相功率分配。

Ka波段径向波导功率合成网络

研究了一种Ka波段十二路径向波导-同轴探针形式的空间功率分配合成网络。经高频电磁仿真软件HFSS仿真表明:该结构在32.7～38.8GHz的频带范围内的回波损耗小于-20dB,插入损耗小于0.065dB,具有宽频带、低插损的优点,从而验证了该结构可以应用于功率合成器的设计。

W波段低损耗径向功率合成器设计

介绍了一种采用圆波导TE01模式转换实现的W波段低损耗径向功率合成器。设计出了16路圆波导TE01模径向合成器和圆波导TE01模转换器,整体结构简洁紧凑,利于加工制造。对合成器在85～105 GHz的频带内进行了背靠背测试,驻波低于1.35。扣除模式转换器的损耗,单个径向合成器损耗小于0.35 dB,合成效率大于92%。

基于传输线变压器的功率合成/分配器的原理与设计

基于传输线变压器的功率合成/分配器具有宽频带、应用频率高、体积小、承受功率大、损耗小的特点,是一种良好的射频器件。本文根据传输线变压器的基本理论,通过分析功率合成/分配电路的两大组成部分——功率合成/分配网络和阻抗匹配网络,分别得到对传输线和磁芯的不同要求。总结出一种设计功率合成/分配器的通用方法,为设计功率合成/分配器提供了理论参考。

功率合成与分配网络的混合模式S参数分析方法

文中应用混合模式S参数分析了功率合成/分配网络,给出了网络的单端S参数与混合模式S参数之间相互转化的关系式。最后在测量单端S参数的基础上给出了混合模式S参数的曲线,其与理论分析的结果具有较好的一致性。

基于薄膜电阻的波导E-T结功率分配/合成器

单个器件输出功率不满足系统要求时,功率合成技术是提高系统输出功率的有效方法.本文详细研究了基于薄膜电阻的波导E-T结功率分配/合成器,最终设计了一种新型的基于薄膜电阻的波导E-T结.该结构具有高隔离度、低插入损耗、小体积、宽频带等优点.通过合理设计薄膜电阻的长宽比,尽量增大薄膜电阻的面积,并且采用高导热的氮化铝陶瓷基板作为微带和薄膜电阻的介质基板,提高了基于薄膜电阻的波导E-T结承受的功率.利用三维电磁场仿真软件HFSS对其进行了建模仿真,加工的实物经过测试在25~34 GHz插入损耗小于0.2 d B,回波损耗优于-15 d B,隔离度优于10 d B.经对比,实测结果与仿真结果吻合,具有较好的工程应用价值.

宽带大功率径向波导功率合成器设计

平行板径向波导功率合成器具有工作频带宽，低插入损耗，与放大器和传输线匹配良好，端口隔离度较高，功率容量大等特点。设计了一个1.5 kW宽带6路径向波导功率合成器，CST软件仿真结果表明：该合成器在驻波比小于1.1的情况下，其工作频带为1.35-3.3 GHz，合成效率达到96%。

一种新型Ka频段六路功率分配/合成网络

指出了二进制(2n)功率合成方式的不足,介绍了波导—微带探针过渡和3 dB分支波导定向耦合器的原理。提出了改进型分支波导三路功率分配器,该结构具有损耗低、驻波好、幅度相位一致性好和端口隔离度高等优点。针对现有合成方式的不足,提出了一种新型基于波导的Ka频段六路功率分配/合成网络,该结构由改进型分支波导三路功率分配器、3 dB分支波导定向耦合器和E面波导—微带探针过渡组成。

紧凑型毫米波功率合成/分配器研究

介绍了两种在传统波导魔T上改进的具有共面臂的波导魔T功率合成/分配器和一种采用电阻膜片提高端口匹配隔离度的基于模式转换器的径向功率合成/分配器,并给出了这些功率合成/分配器的特性仿真和测试结果。这些功率合成/分配器均适用于毫米波频段,具有高隔离度、小型化、易加工等特点。

一种高功率宽频带径向合成器设计

针对现有S频段400 W固态功放采用4路合成器,合成器体积大、馈线系统复杂的问题,在原有4路同轴径向合成器的技术基础上,提出了一种新型结构形式的具有功率容量大、合成效率高和结构紧凑特点的径向功率合成器,给出了径向合成器的原理和设计方法。输入输出端口采用不同的接口形式,基于电磁仿真软件HFSS建立3路径向合成器建模、仿真。仿真结果表明,该径向合成器指标满足工程应用要求。

Q波段十二路径向波导合成/分配器设计

基于径向波导的功率合成器因高效的功率合成效率而受到越来越多的关注。利用HFSS软件对Q波段的径向功率合成/分配器进行了仿真,仿真结果表明：该结构在43-46GHz的频宽范围内的回波损耗小于-20dB,插入损耗小于0.1dB。根据仿真结构,加工并制作了该款径向功率合成/分配器。测试结果表明该合成/分配器插入损耗小于1.2dB,合成效率在75%以上,误差主要来源于加工误差,可以通过提高加工精度、增强表面光洁度来优化测试结果。