[01114671]基于改进型麦克斯韦鱼眼空气透镜的毫米波准光功率合成技术

毫米波技术对巩固国防和发展国民经济都有重大意义。毫米波技术的迅猛发展,使得大功率毫米波固态振荡源的需求越来越紧迫,然而受半导体物理特性的影响以及加工工艺等方面的限制,生产大功率、低噪声和低价格的毫米波固态振荡源仍旧是制约毫米波技术发展的瓶颈。传统准光功率合成系统中,波束转化过程是使用偏馈抛物反射面天线来实现,使波束容易受到其它空间波的干扰,且增加了系统几何结构的复杂程度,不利于系统的小型化。 本项目针对适用于毫米波频段准光功率合成器的改进型麦克斯韦鱼眼空气透镜进行了深入的研究,对该透镜进行详细的理论分析和设计,在此基础上设计了一高合成效率、小型化的毫米波准光功率合成器。该系统主要由功率分配器、功率放大器以及功率合成器三个部分构成。通过改进型麦克斯韦鱼眼透镜的聚焦特性来完成功率分配与合成功能。输入信号首先经过喇叭天线转化为柱面波,然后经过改进型麦克斯韦鱼眼透镜后转变为平面波,最后在中间的波导阵列中输出均匀分布的平面波。功率放大的过程首先是经过波导过渡微带阵列将能量从波导中耦合到微带平面集成电路上,再利用功放芯片在微带平面集成电路上进行功率的放大,然后再通过相同的过渡结构重新将能量从微带平面集成电路上耦合到波导阵列内。功率合成的实现是与功率分配经过相反的过程。这种功率合成器的最大优点是可合成器件量多、相位一致性好、合成效率高和输出功率大。该研究可为5G毫米波通信基站射频前端系统提供重要的参考价值。