微带Ku波段功率合成电路：进展与应用实例

微带Ku波段功率合成电路的设计与应用研究概述 随着半导体材料和制造工艺的不断进步，微波/毫米波功率半导体器件的输出能力显著增强。例如，L波段功率晶体管已经能够提供千瓦级的脉冲功率，而X波段的砷化镓场效应管则达到了连续波几十瓦、脉冲功率500W的水平。然而，受限于半导体的物理限制，单个固态元件的功率输出仍存在上限。为了突破这一限制并提升功率输出，功率合成技术成为关键。 1968年，Josenhans提出了芯片级功率合成的理念，这标志着功率合成技术的开端。随后，Rucker在20世纪70年代末期成功地实现了X波段多芯片电路功率合成，并将该技术扩展至40GHz。进一步发展到1999年，Kohji Matsunag、Ikuo Miura和Naotaka Lawata等人运用MMIC多芯片合成技术，创造出一款能在26.5~28.5GHz频段内提供3W连续波输出功率的Ka频段放大器。 本文的核心工作是基于微带Wilkinson功分器设计了一种Ku波段的1W功率放大器，尽管目前的功率水平还远未达到卫星通信所需的数十瓦到数百瓦级别，但它可以作为高功率放大器，如行波管等的驱动器，在实际应用中发挥重要作用。此外，由于本文的技术可作为2n路功率合成的基础，其研究成果对于推动相关领域的功率放大器设计和功率合成技术发展具有重要价值。 电路设计的核心是采用了两个Wilkinson功分器，WPD1负责输入功率的分配，WPD2则作为输出功率合成器。通过这种方式，多路固态器件的功率被有效地同相叠加，从而实现整体输出功率的提升。设计的目标在于提供一种高效、紧凑的功率合成解决方案，以适应现代通信系统对功率放大器性能的需求。 微带Ku波段功率合成电路的设计不仅展示了半导体器件技术的进步，而且展示了如何通过集成和优化功率合成技术来克服单个元件功率限制的问题。这对于提升无线通信设备的性能，特别是对于卫星通信、雷达和无线通信系统的功率放大模块，具有深远的影响。同时，本文的工作也为后续的研究者提供了宝贵的设计思路和技术积累。