基于异频合路机制的超宽带高功率合成理论与技术研究

According to the application requirements of the UWB high-power microwave/millimeter-wave systems, we will study the theory and method of the UWB power-combining technologies based on multi-frequency combining technique in this project. The synthesis theory of the multi-frequency combining network, principle and performance of UWB response based on multi-frequency combining network, UWB magnitude equalization method, phase equalization method between adjacent passbands, and low-loss multi-frequency/same-frequency combining network will be investigated. Then, the theoretical systems of the UWB power-combining technology based on the multi-frequency combining technique will be constructed, and the key technologies, such as the realization of UWB response based on multi-frequency combining network, the synthesis method of the multi-frequency/same-frequency combining network, etc, will be broken through. Moreover, the realization method of the UWB power-combining technologies based on multi-frequency combining technique will be presented. The experimental sample will be developed and the theory obtained from the project investigation will be verified. These researches can be expected to provide solid theory and technique basis for the UWB power-combining technologies, while will also provide theory and method basis for the researches and development of the UWB high-power microwave/millimeter-wave systems. Important academic and engineering application values can be also expected from these researches.

本项目针对微波/毫米波频段大功率超宽带系统应用需求，围绕异频合路机制超宽带功率合成理论与方法等基本物理问题，研究零间隔多路异频合路网络综合理论、异频合路超宽带频响工作原理与特性、超宽带信号幅度均衡方法、通带衔接频段相位补偿方法、低损耗多路异频合路/合成网络等基本问题，建立多路异频合路超宽带功率合成理论体系，突破异频合路超宽带频响、异频合路/合成网络综合等关键技术，提出异频合路超宽带功率合成技术实现方案，研制异频合路超宽带功率合成实验样品，并对本研究所获得理论结果进行验证。本项目研究不仅可为超宽带功率合成技术的研究提供重要理论和技术基础，而且为推动超宽带高功率微波/毫米波系统的研究和发展奠定理论和方法基础，具有重要的学术和应用价值。

本项目主要围绕异频合路机制超宽带功率合成技术进行了理论、电路、方法和应用方面的研究。主要研究内容和获得的重要成果包括：研究了零间隔多路异频合路网络综合理论，分析了异频合路超宽带频响工作原理与特性；基于FSIR谐振器特性，结合Wilkinson功分结构，提出了一种具有紧凑结构的多层异频合路/同频功率合成电路；基于源和负载交叉耦合结构，提出了一种多层高幅相一致性异频合路/同频功率合成电路；基于中心加载SIR开路枝节的多模谐振器，研制了一种宽带异频/同频功率合成电路；利用源和负载与谐振器多个模式之间的耦合提出了一种连续通带异频/同频功率合成电路。同时，基于基金项目支持，研究了各种新型的微波毫米波无源电路，包括滤波器、功分器、双工器和合路器等，并进行了实验验证。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。共发表论文48篇，其中在国际杂志上发表期刊论文45篇，国际会议论文3篇，其中JCR一区论文2篇（第一作者，影响因子3.756），IEEE Transactions期刊论文5篇，IEEE期刊论文20篇；45篇被SCI检索。申请发明专利12项，获授权发明专利7项。该项目研究极大地提高了我国超宽带功率合成技术领域的基础研究水平和自主创新能力，具有重要的科学意义。