V波段近距探测毫米波功率放大器设计

　　1.3.3V波段3 dB波导分支电桥

　　两级以上的功率合成需要建立在波导电桥基础上，电桥的低损耗、宽频带以及良好的端口驻波和支路隔离是稳定可靠的功率合成技术前提。由于本项目要求的相对带宽较窄，采用3个分支节就能达到指标要求。结构中，考虑到电桥加工可实现性，电桥波导截面尺寸适当增加，同时将波导分支节的耦合孔长度减小，宽度增加，使得所有加工尺寸>1 mm，减小机械加工难度，提高相应误差容量，降低加工成本。这种结构上的改进，降低了合成网络中分支电桥与波导-微带三端口网络的连接不连续性大小。

　　图4为3 dB波导分支电桥模型及电磁场分析结果。电磁场分析结果表明：该电桥在频率55～60 GHz范围内幅度不平衡度<0.5 dB，两输出端口隔离度>15 dB，回波损耗<-16 dB;整个频带内，两输出口相差为恒定的90°。

　　图5为以上两种电桥级联实现的毫米波波导结构的微带集成两级四路功率合成/分配网络，该结构采用一个分支波导作为输入，利用这个分支波导来实现功率的第一级二等分，然后在分支波导的两边关于中心对称的位置上各开两个槽，利用微带探针将能量耦合出来。输入能量的4等分即可实现，分配网络同时可作为合成网络使用。电磁场仿真结果表明：在要求的频带范围内，四路输出端口不平衡度<0.5 dB，输入端口回波损耗<-15 dB;整个频带内，2与3端口(或4与5端口)具有理想的同相位特性，2与4或5(或3与4或5)两输出口相差为恒定的90°。

　　2 实物及测试

V波段功率放大器的实物如图6所示。在实验室对功放的性能进行测试，功率放大器的输入为0 dBm，实际的功率输出如图7所示，在工作频带内，输出功率带内波动<0.5dB。

　　3 结束语

　　对于弹上近距探测系统应用来说，一般需要几百mW的峰值输出功率，采用功率合成方法实现了250 mW的V波段功率放大器的设计，实际设计结果表明，功率放大器的体积、功耗等均达到系统总体的要求，并具有较好的散热性效果，为V波段探测系统总体方案的实现以及工程应用提供了技术保证。