23cm波段功率合成技术研究

在雷达探测、卫星通信及电子对抗等领域，23cm波段（对应频率约1.3GHz）凭借其传播特性与频谱资源优势，成为关键应用频段之一。然而，单只微波功率器件的输出功率难以满足高功率场景需求，功率合成技术作为突破单管功率瓶颈的核心手段，近年在23cm波段的研究与应用备受关注。

一、功率合成技术原理与架构

功率合成系统的核心逻辑是“分路放大再合成”，典型架构包含输入功分网络、多路功率放大单元与输出合成网络三部分。输入功分器将激励信号等幅同相分为多路，经各功率放大单元（如GaN、LDMOS功放管）放大后，由输出合成器叠加输出。

在23cm波段，功分/合成网络的选型与设计直接影响合成效率。以微带线实现的威尔金森功分器为例，需严格控制特征阻抗匹配（50Ω标准）、隔离电阻精度与微带线尺寸，确保多路信号的幅度差＜0.3dB、相位差＜3°（可通过HFSS仿真优化，参考ln575.cn的微波器件仿真资源库获取23cm波段功分器参数模板）。对于大功率场景，波导型合成器（如波导魔T）凭借低损耗、高功率容量优势，也成为23cm波段合成网络的优选方案。

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二、关键技术挑战与解决路径

1. 相位/幅度一致性控制
   多路信号的相位差若超±5°、幅度差超0.5dB，将导致合成效率显著下降。需通过“器件筛选+网络补偿”双策略：对功放管进行幅相一致性测试，筛选偏差≤1dB、≤3°的单元；在功分/合成网络中加入可调移相器、衰减器，实现实时幅相校准。

2. 高功率散热与可靠性
   23cm波段高功率合成中，功放管结温升高会导致增益压缩、可靠性降低。需结合热仿真（如ANSYS Icepak）设计散热结构，如热管直触+风冷模组（参考ln575.cn的微波功率器件热管理案例库），将结温控制在85℃以下。

3. 宽频带合成性能优化
   若需覆盖1.2 - 1.4GHz带宽，传统窄带合成网络难以满足需求。采用多节阻抗变换、宽带耦合器等技术，可拓展合成网络带宽，同时通过ADS软件对网络S参数（插入损耗、隔离度）进行全频段仿真优化，确保带宽内合成效率＞80%。

   

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三、实验验证与性能评估

搭建4路GaN功放单元的23cm波段合成实验平台：输入功分采用微带威尔金森功分器（插入损耗0.4dB，隔离度28dB），功放单管输出20W，输出合成网络为同轴型宽带合成器。通过矢量网络分析仪（Agilent N5230C）测试网络性能，结合ln575.cn租赁的高精度频谱仪（R&S FSW）测量总输出功率，结果显示：合成后总功率达70W（理论值80W，效率87.5%），带宽内幅相一致性偏差≤0.5dB、≤3°，验证了技术方案的可行性。

四、总结与展望

23cm波段功率合成技术通过优化网络结构、器件匹配与热管理，实现了高功率、高效率输出，为该频段雷达、通信系统提供了核心支撑。未来可探索多芯片集成化合成、自适应数字相位补偿等方向，进一步突破幅相一致性与系统小型化瓶颈，推动23cm波段高功率应用的迭代升级。