3mm固态源准光功率合成器的优化设计与实验

【摘要】 固态源准光功率合成的典型结构包括一个曲率半径为R,口面半径为r的输出球面装置和一个输入混合球台装置。两装置的中心相距为L,其中输入混合球台装置由一个平面和曲率半径为R、内口面半径为r′、外口面半径为r的球台组成。在球台的内口面上有一个源阵结构,它对整个合成器的性能起着关键作用,也是固态源准光功率合成器设计的核心问题。在源阵上安装有数个至数十个的有源器件(例如耿氏器件或雪崩器件),用直流低压电源供电的这些有源器件,把直流能量不断转换为准光腔内的射频能量,并通过射频能量与有源器件之间循环往复的相互作用,使有源器件激发产生更大射频能量。当准光腔尺寸合适的条件下形成稳定的射频振荡,射频能量经阻抗变换装置输出。由于准光腔具有比波导腔高得多的品质因数,因此准光合成器的频谱特性等远远优于波导腔功率合成器。源阵结构是整个合成器的心脏,它的设计包括射频辐射单元的相互间隔和各自的取向,也包括有源器件的馈电与散热。这些问题往往矛盾交叉,错综复杂,然而源阵设计的优劣直接影响合成器的主要性能,(如基模功率P、分数功率F、合成效率η,)因此源阵的设计是本文重点内容。本文给出设计公式与分析方法,介绍优化设计的计算步骤,确定合成器的具体结构与尺寸,最后说明实验结果与结论。更多还原