李 磊 李 兵 邱林茂

(1.西安交通大学 西安 710048;2.西安电子工程研究所 西安 710100)

1 概述

随着科技的发展，雷达系统对发射机要求越来越高，工作频率从L 波段已经上升到W 波段，工作带宽也从当初的几百兆赫兹拓宽到数千兆赫兹。然而W 波段内的功率放大器输出功率较小，无法满足系统设计的指标，因而必须进行功率合成，才能达到设计要求。

由于介质损耗随频率的增高越来越大，而且对机械加工精度的要求越来越高，因此在W 波段，采用传统微带的介质损耗和加工精度已无法满足发射机功率合成的需要，必须采用波导结构设计才能保证发射机的合成效率。虽然波导定向耦合器也能满足功率合成的要求，但是其外形尺寸偏大［1-2］，限制了其在某些发射机中的应用。

在总结前人的设计基础上，提出了一种新型的W 波段宽带波导功率合成器的设计方法，为W 波段宽带功率放大模块、波导天线设计提供了新的设计思路。

2 波导T 型功率合成器的理论分析

根据简正模理论，对于标准矩形波导，当工作频率满足条件a ＜λ ＜2a，只存在单一的TE10 模传输(矩形波导的主模)。本文所采用的W 波段波导，其a、b 分别为2.54mm、1.27mm，其工作频率为75～110GHz，刚好满足单一主模传输的条件，因而不存在TM 模及高次模。TE(横电)模，其传播常数为

对于TE10 模来说，m=1，n=0，β 只与宽边a的尺寸相关。

横电场的波阻抗为

可以看出波阻抗与波导窄边b 无关，只与宽边a 有关。

由于合成与分配为一对互逆的过程，因此可将合成按照分配的方式做出如下分析:当沿窄边对矩形波导进行剖分，其能量分割方式主要是对波导主模的电场的分割，如图1(a)所示，而且根据仿真结果验证，在功率过程中高次模并未成为主导模式，这从图1(b)中可以看出。……