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星载合成孔径雷达(SAR)是20世纪50年代提出并研制成功的一种微波遥感设备,由于SAR能不受光照和气候条件的限制,实现全天时、全天候对地观测,还可以透过地表和植被获取地表下信息,使得它在军事和民用方面都得到了广泛的应用。在各国政府的高度重视下,其发展十分迅速。合成孔径雷达发射功率的大小决定了它的作用距离和抗干扰能力。同时测距精度、测速精度、分辨率、测绘带宽等指标也要求合成孔径雷达有高功率发射的能力。
在单个行波管输出功率不能满足要求的情况下,进行功率合成是必须的。在太空中对行波管输出的千瓦级功率进行合成时,微放电问题不容忽视。本文围绕X波段千瓦级功率合成器设计和微放电问题做了深入的研究。主要内容如下:
(1)研究和分析了各种功率合成技术的特点,跟据千瓦级输出功率需求,最后选择用矩形波导来设计功率合成器。提出了两套功率合成方案:一套为串馈功率合成;一套为并馈功率合成。
(2)在串馈功率合成方案中,功率分配用的是带线宽边耦合功率分配器,功率合成用的是波导窄边耦合功率合成器。分别用Designer和HFSS完成的带线宽边耦合功率分配器和波导窄边耦合功率合成器的仿真设计。
(3)在并馈功率合成方案中,功率分配用的是威尔逊功率分配器,功率合成用的是魔T功率合成器。分别用ADS和HFSS完成了威尔逊功率分配器和魔T功率合成器的仿真设计。
(4)完成了合成器研制和测试。分析了行波管放大器的随机相位误差。
(5)对微放电相关问题进行了深入的研究,主要包括微放电的研究现状、危害、产生原理、产生条件、抑制措施等。
(6)用HFSS对波导窄边耦合功率合成器和魔T功率合成器的内部电场分布进行了分析,对关键部位的电场沿缝隙路径进行积分,计算出电压。再结合欧空局的微放电估计软件Multipactor,对器件的微放电阈值进行估计。
(7)研究了微放电实验的测试方案,包括测试条件、测试方法和检测步骤。