高功率系统中广义Gysel功分器基础理论与应用研究

In contrast to the Wilkinson power divider, the Gysel power divider has the enhanced ability of heat dissipation due to the grounded isolation resistances. As the development of the high-power microwave systems (e.g. high-power base stations in communication systems, and radar transmitting systems), enhanced performances such as wideband, miniaturization, unequal power division, harmonic suppression and so on. Therefore, this project aims at the development of the Gysel power divider with above requirements. In this project, some kinds of novel planar circuit structures will be proposed, and the rigid closed-form design equations will be derived for new kinds of Gysel power dividers. Finally, the design and measurement of the proposed Gysel power dividers are achieved. Therefore, the electrical characteristics (e.g. the bandwidth enhancement and the harmonic suppression) and physical properties (e.g. size reduction) will be effectively solved. This project will achieve innovations on two fields for proposed Gysel power dividers, one is the enhancement of the operating bandwidth, and the other is harmonic suppression by terminating with complex impedances, which lead to versatile applications in practical components and system levels.

Gysel功分器不同于威尔金森(Wilkinson)功分器，其直接接地的隔离电阻提高了Gysel功分器的散热能力。然而，随着高功率微波系统（如通信系统中的大功率基站，雷达发射系统）的发展，原始的Gysel功分器已经无法满足宽带、小型化、不等分、谐波抑制等方面的应用需求。因此，本课题旨在对Gysel功分器进行带宽增强、微带电路尺寸小型化、非对称功率分配特性扩展、谐波抑制以及端接复数阻抗等多样化性能的深入研究。重点探索新颖Gysel功分器的理想电路原型，完成解析综合理论，寻找Gysel功分器的通用设计和分析方法，从而解决业界Gysel功分器在电气（如宽带和谐波抑制）和物理特性（如尺寸过大）等方面的共性技术难题。通过本课题的资助研究，实现Gysel功分器在工作带宽增强和端接复数阻抗的谐波抑制两个技术创新点上的突破，最终实现Gysel功分器在实际器件和系统级场景中的灵活应用。

Gysel功分器不同于威尔金森(Wilkinson)功分器，其直接接地的隔离电阻提高了Gysel功分器的散热能力。然而，随着高功率微波系统(如通信系统中的大功率基站，雷达发射系统)的发展，原始的Gysel功分器已经无法满足宽带、小型化、不等分、谐波抑制等方面的应用需求。因此，本课题对Gysel功分器进行了带宽增强、微带电路尺寸小型化、非对称功率分配特性扩展、谐波抑制以及端接复数阻抗等多样化性能的深入研究。同时，将对耦合器、滤波器、混频器、匹配网络、天线、相移网络、巴伦、六端口网络及微带结构的探索，作为了本项目的扩展研究内容，并取得了相应的成果。在本项目的支持下，设计了新颖Gysel功分器的理想电路原型，完成了解析综合理论，找到了Gysel功分器的通用设计和分析方法，从而解决了业界Gysel功分器在电气(如宽带和谐波抑制)和物理特性(如尺寸过大)等方面的共性技术难题，并为其他微波器件的设计提出了一系列相关方案，因此大大推动了我国微波射频领域的发展。