用于V波段近距离检测的毫米波功率放大器的设计
& nbsp;功率放大器是毫米波波段发射机必不可少的关键组件。输出功率决定了整个系统的范围和抗干扰能力。
在毫米波系统中,随着频率的增加,单个MMIC芯片的输出功率不再能够满足实际使用要求,尤其是在非大气窗口频段,因为吸收了该频段中电磁波的传输被氧分子和水蒸气分子严重衰减。通常用于军事安全工作和短程雷达检测与通信系统中,相应设备的输出功率也很小。
因此,功率合成方法通常用于组合多个放大器单元以实现更大的功率输出。该放大器工作在V波段,并用于导弹上的短程检测系统,充分利用了非大气窗带的衰减特性来实现机密性和抗干扰性。
1功率放大器的设计1.1技术指标要求根据系统的基本要求,放大器的主要技术指标:工作带宽2 GHz;输出功率200毫瓦;增益20〜25 dBm;输入和输出端口WR15。 1.2功率器件的选择为了满足技术指标的要求,选择了工作频带较宽的三端FET功率放大器器件。
Eudyna Devices的FMM5715X被选作电源组合单元。 FMM5715X是多管组合功率单片,端口阻抗为50&A。
欧米茄;工作频率为57〜64 GHz;工作温度范围:-45〜+ 85℃,储存温度范围为-55〜+ 125℃;最大允许输入功率为3 dBm;它可以使用单个电源工作,直流偏置为3 V / 150 mA。在这种情况下,60 GHz频率下的典型性能P1 dB为16 dBm,饱和功率为17 dBm,小信号增益为17 D b。
特性参数示于图1。 1.3综合网络设计1.3.1总体综合网络规划在V波段,即使是使用多管合成的MMIC功率器件,单个电子管的输出功率也远远小于功率输出需求。
设备不符合技术指标。因此,使用多器件功率合成技术是完成该项目的必然选择。
目前,较为成熟的功率合成技术采用具有更好端口驻波的双向桥,多级级联实现了双向合成。设计的放大器采用基于波导低损耗传输线结构的双向二进制多级功率合成技术。
合成网络由两部分组成,一个功率驱动器级和一个功率放大器合成级。每个部分都包括一个三级二进制网络,该网络由波导分支线组成。
它由电桥和波导微带过渡组成。合成网络框图如图2所示。
对于8个配电通道,每个级别的网络损耗计算为0.3 dB,路径损耗计算为0.5 dB;如果在合成期间所有功率器件都将饱和,则FMM5715X的输入功率应为& gt;。 2 dBm。
,转换为配电网络输入的功率为12.4 dBm。显然,单个FMM5715X驱动器级足以满足此& mdash;。
要求。当合成网络中的所有功率器件都处于饱和工作状态时,单级损耗为0.3 dB,三级功率的组合效率为80%;如果分别计算合并分支之间的最大幅度和相位不平衡,则分别为3 dB,30°,则相应的合成效率为90%;对于8通道功率合成,总合成效率为。
& nbsp;当设备饱和时,8通道合成输出为17 + 7.07 = 24.07 dBm或255 mW,满足技术指标要求。电路各部分的损耗为48 dB,整个合成放大器的小信号增益约为29.2 dB。
在毫米波系统中,随着频率的增加,单个MMIC芯片的输出功率不再能够满足实际使用要求,尤其是在非大气窗口频段,因为吸收了该频段中电磁波的传输被氧分子和水蒸气分子严重衰减。通常用于军事安全工作和短程雷达检测与通信系统中,相应设备的输出功率也很小。
因此,功率合成方法通常用于组合多个放大器单元以实现更大的功率输出。该放大器工作在V波段,并用于导弹上的短程检测系统,充分利用了非大气窗带的衰减特性来实现机密性和抗干扰性。
1功率放大器的设计1.1技术指标要求根据系统的基本要求,放大器的主要技术指标:工作带宽2 GHz;输出功率200毫瓦;增益20〜25 dBm;输入和输出端口WR15。 1.2功率器件的选择为了满足技术指标的要求,选择了工作频带较宽的三端FET功率放大器器件。
Eudyna Devices的FMM5715X被选作电源组合单元。 FMM5715X是多管组合功率单片,端口阻抗为50&A。
欧米茄;工作频率为57〜64 GHz;工作温度范围:-45〜+ 85℃,储存温度范围为-55〜+ 125℃;最大允许输入功率为3 dBm;它可以使用单个电源工作,直流偏置为3 V / 150 mA。在这种情况下,60 GHz频率下的典型性能P1 dB为16 dBm,饱和功率为17 dBm,小信号增益为17 D b。
特性参数示于图1。 1.3综合网络设计1.3.1总体综合网络规划在V波段,即使是使用多管合成的MMIC功率器件,单个电子管的输出功率也远远小于功率输出需求。
设备不符合技术指标。因此,使用多器件功率合成技术是完成该项目的必然选择。
目前,较为成熟的功率合成技术采用具有更好端口驻波的双向桥,多级级联实现了双向合成。设计的放大器采用基于波导低损耗传输线结构的双向二进制多级功率合成技术。
合成网络由两部分组成,一个功率驱动器级和一个功率放大器合成级。每个部分都包括一个三级二进制网络,该网络由波导分支线组成。
它由电桥和波导微带过渡组成。合成网络框图如图2所示。
对于8个配电通道,每个级别的网络损耗计算为0.3 dB,路径损耗计算为0.5 dB;如果在合成期间所有功率器件都将饱和,则FMM5715X的输入功率应为& gt;。 2 dBm。
,转换为配电网络输入的功率为12.4 dBm。显然,单个FMM5715X驱动器级足以满足此& mdash;。
要求。当合成网络中的所有功率器件都处于饱和工作状态时,单级损耗为0.3 dB,三级功率的组合效率为80%;如果分别计算合并分支之间的最大幅度和相位不平衡,则分别为3 dB,30°,则相应的合成效率为90%;对于8通道功率合成,总合成效率为。
& nbsp;当设备饱和时,8通道合成输出为17 + 7.07 = 24.07 dBm或255 mW,满足技术指标要求。电路各部分的损耗为48 dB,整个合成放大器的小信号增益约为29.2 dB。
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