毫米波准光/空间功率合成技术

本课题旨在研究封闭空间内电磁波准光近似条件与波形转换机理、天线阵列波束定向聚焦、幅相一致性等基本问题。运用准光学理论、电磁理论、数值模拟和仿真方法分析封闭空间内电磁场工作模式、幅度与相位分布、天线近场耦合、介质透镜聚焦与相位补偿等物理问题，构建准光合成网络系统模型，建立完善封闭空间内准光/空间功率合成理论体系，对准光/空间合成特性（带宽、损耗、合成效率、输出功率、幅相一致性、隔离度等）展开理论研究；提出毫米波封闭空间内准光合成最优设计方案，并通过实验研究完善理论、验证分析方法和模型，为毫米波功率合成技术的研究奠定坚实的理论和技术基础。该课题研究将突破毫米波固态器件功率合成的技术难题，提高我国毫米波技术的基础研究水平和自主创新能力，具有重要的科学意义；而且提供一种新型毫米波固态合成功放技术，对打破国外技术封锁，应用于军事和民用电子系统，具有重要的现实意义。

本项目主要围绕封闭空间内毫米波准光/空间功率合成技术进行理论、电路、方法和应用方面的研究。在微波毫米波功率合成技术的理论研究方面的成果主要包括: 宽带同轴阶跃阻抗变换设计公式，宽带扩展同轴波导功分电路阻抗匹配公式，同轴锥体过渡设计公式, 方形同轴链式功分电路耦合系数公式, 旋转电场模式的多路同轴波导功分器等效电路分析公式,环行腔功分器等效电路及设计公式，微带贴片天线波导内准光功率合成设计公式, 基于信号交叠技术的超宽带滤波型功分器设计公式，感性加载Y型谐振器特性分析公式等。在电路、方法和工程应用方面的成果主要有：超宽带32路环行腔功分器，Q波段32路环行腔功率合成电路，毫米波同轴功率合成放大器，基于混合径向/矩形波导空间功率合成技术的Ku波段200W脉冲功放，微带贴片天线波导内准光功率合成，准八木天线准光功分/合成网络，集成槽线隔离技术超宽带滤波型功分器等。设计了几种感性加载Y型超宽带滤波器，对具有陷波频响特性的超宽带滤波器进行了分析, 研究了超宽带槽线谐振器滤波器，复合左右手传输线滤波器，宽阻带带通滤波器，双通带/双阻带滤波器等，并进行了实验验证。研制了U频段（工作频率范围36 GHz~47.5 GHz，涵盖了申请指标中的Q频段（43GHz~46GHz）频率带宽要求）32路功率合成器实验样品，验证了本研究所获得的理论与方法。在国家自然科学基金的支持下, 本项目的研究工作取得了很好的成果。共发表和录用论文48篇，其中在杂志上发表期刊论文27篇，录用9 篇，国际会议论文12篇。申请发明专利4项，其中1项为美国发明专利。取得的各项成果均超过预定申请指标。