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短波二合一异频功率合成器电路结构与模拟仿真研究

作　者: 朱雍
导　师: 石玉；杨思勇
学　校: 电子科技大学
专　业: 软件工程
关键词: 异频 功率合成 传输线 热设计 短波通信
分类号: TN73
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


在现代化战争中,短波通信因其特有的抗毁性强、组网灵活及成本低廉等特点,决定其在军用远程通信中地位极其重要,被广泛用于电报、数据及静态图像的传输。随着短波通信的推广,在民用市场也有广阔的前景。作为短波通信的关键技术之一,功率合成技术也有着广泛的应用。本课题主要研究二合一异频功率合成器,其功能是将两路不同频率的短波信号合成为一路,通过一根天线输出,以达到节省短波天线数量、减小天线场占地的目的。本课题实现了多信道单根天线的发射,可用于高功率合成单元中,特别适合电磁环境较恶劣的舰船使用,对短波大功率宽带通信系统实现全固态化具有重要意义。本课题主要从以下三个方面展开研究:1.基于传输线变压器理论,分析其工作原理,结合传输线工作模式和变压器工作模式,通过调整传输线长度及镍锌铁氧体磁心电感量,实现阻抗匹配,拓展上下限工作频率。对大功率条件下磁心材料及尺寸的选择展开讨论,得出减少磁心损耗的设计方法。2.确定了用同频功率合成原理实现异频功率合成的电路结构,由降阻抗变换及升阻抗功率合成两级电路完成,通过对隔离度、插入损耗、电压驻波比及功率容量指标的分析,结合铁氧体磁心的频率特性,确定了各级电路的参数。针对经典1:4阻抗变换器,在传统电报方程分析的基础上,建立考虑传输线间耦合的等效模型,用不对称传输线分析方法,讨论磁心造成的传输双线间电流不相等的情况,得出了Z参数方程,并以输入阻抗为例,对比其与测试结果间的差别,得到了工程近似中的设计方法。3.通过理论计算和计算机软件仿真,确定了强迫空气冷却散热方式,讨论了散热器与外置风机的选择方法。依照质量和可靠性要求,结合耐环境设计、裕度设计,以功率电阻降额使用的方式,得出最终的样品结构。经过环境试验后测试表明,样品性能稳定,技术指标完全满足设计要求。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-18
  1.1 课题的研究意义  9-10
  1.2 国内外发展现状  10
  1.3 主要研究方法  10-16
    1.3.1 合成变压器组成的功率合成器  10-11
    1.3.2 用LCR 组成的多路功率合成器  11-12
    1.3.3 定向耦合器功率合成  12-13
    1.3.4 威金逊功率合成  13-14
    1.3.5 传输线变压器型功率合成网络  14-15
    1.3.6 小结  15-16
  1.4 论文的工作  16
  1.5 论文的创新点与贡献  16
  1.6 论文章节安排  16-18
第二章 异频功率合成器性能研究  18-51
  2.1 主要研究目标  18
  2.2 电路结构研究  18-21
  2.3 电路工作模式分析  21-25
    2.3.1 传输线模式  21-23
    2.3.2 变压器模式  23-25
  2.4 性能研究  25-42
    2.4.1 磁心的选择  25-36
    2.4.2 大功率的影响  36
    2.4.3 指标参数  36-42
  2.5 工艺研究  42-45
    2.5.1 焊接工艺  42-44
    2.5.2 变压器绕制工艺  44-45
  2.6 延伸探讨  45-50
    2.6.1 传统的电报方程分析  45-46
    2.6.2 不对称双线传输线分析  46-50
  2.7 小结  50-51
第三章 可靠性研究与仿真  51-83
  3.1 热设计的研究  51-62
    3.1.1 热设计的目的  51
    3.1.2 自然空气冷却  51-56
    3.1.3 强迫空气冷却  56-61
    3.1.4 海拔高度的影响  61-62
  3.2 计算机仿真  62-76
    3.2.1 模型的建立  62-64
    3.2.2 热仿真  64-76
  3.3 质量和可靠性的研究  76-78
    3.3.1 元件降额使用的研究  76-77
    3.3.2 工作环境的影响  77
    3.3.3 工作稳定性的研究  77
    3.3.4 裕度设计  77-78
  3.4 最终样品结构  78-79
  3.5 研究结论  79-82
  3.6 小结  82-83
第四章 结论  83-84
致谢  84-85
参考文献  85-87

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 功率合成器
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