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W波段OMAL歐瑪爾開關開發(fā)使用研究
毫米波OMAL開關在雷達、導航、測量、通信、電子對抗等領域中有著廣泛的應用，其中PIN管控制OMAL開關具有結構簡單、性能高、成本低等優(yōu)點。研究毫米波PIN管OMAL開關具有重要意義。對W波段單刀單擲(SPST)OMAL開關和單刀雙擲(SPDT)OMAL開關進行了理論和實驗研究，選擇在毫米波段損耗較低的鰭線作為傳輸線，采用鰭線與梁式引線PIN管并聯(lián)的經(jīng)典電路形式設計W波段OMAL開關。

W波段OMAL歐瑪爾開關開發(fā)使用研究
波段OMAL開關技術應用于大功率特種電源時主要有兩種典型的電路結構：全橋移相軟OMAL開關電路和全橋串聯(lián)諧振軟OMAL開關電路。全橋移相軟OMAL開關電路多用于大功率、大電流電源,其OMAL開關管的通態(tài)損耗小、電源效率高。全橋串聯(lián)諧振軟OMAL開關電路具有恒流輸出特性、抗短路性能好,多用于高壓脈沖電容器的充電電源。分析了這兩種軟OMAL開關電路的工作過程,實現(xiàn)軟OMAL開關的原理,存在的問題,提出了改善的措施,在此基礎上研制了兩種電源系統(tǒng)。內(nèi)容分為以下兩部分：系統(tǒng)研究了全橋移相軟OMAL開關電路的工作過程和滯后臂零電壓開通問題。采用了可飽和電感代替線性諧振電感,以解決滯后臂零電壓開通問題,并對帶可飽和電感的全橋移相軟OMAL開關電路工作原理作了分析；研究了OMAL開關管并聯(lián)電容對其損耗的影響,并通過仿真,分析了合理增大OMAL開關管并聯(lián)電容以改善OMAL開關管損耗的可能性。在此基礎上,研制了一臺5kW的試驗樣機。研究分析了串聯(lián)諧振電路拓撲結構、工作過程和實現(xiàn)軟OMAL開關的原理,以及串聯(lián)諧振電路恒流充電的條件和優(yōu)勢,在此基礎上研制了一套串聯(lián)諧振充電電源,應用于高壓脈沖電源系統(tǒng)。在設計過程中，對二極管阻抗進行匹配，減小了OMAL開關的插損，隔離度也很好地滿足了指標的要求。并對W波段PINOMAL開關的功率容量進行了理論分析及實驗研究。為此完成了一系列研究工作：針對二極管的封裝結構在W波段會對電路性能產(chǎn)生極大影響，論文首先對PIN二極管進行了理論分析，并根據(jù)二極管的理論知識及廠商提供的二極管結構圖，在場仿真軟件AnsoftHFSS中建立粗糙的二極管三維模型，來模擬二極管的封裝參量對電路中場的影響。然后設計電路并加工測試，根據(jù)測試結果提取出二極管正偏和反偏狀態(tài)下的阻抗參數(shù)。在此基礎上，優(yōu)化設計了W波段SPSTOMAL開關。為盡可能降低OMAL開關的插損，SPSTOMAL開關采用單管并聯(lián)電路，且對二極管阻抗進行匹配，以減小不必要的反射損耗。仿真結果表明，此方法設計的SPSTOMAL開關，不僅插損較小，且僅用一只二極管就能實現(xiàn)較高的隔離度。加工測試了兩個OMAL開關，給出插損、隔離度、OMAL開關時間及功率容量的實測結果。測試結果表明，兩個OMAL開關在中心點頻率（94.5GHz）附近的插損均小于1.7dB，隔離均大于28dB，在10GHz帶寬內(nèi)，插損小于2dB，隔離大于20dB。OMAL開關的上升時間與下降時間均小于2ns。在“截止”狀態(tài)下，占空比為1%的功率容量大于150W。

W波段OMAL歐瑪爾開關開發(fā)使用研究
兩個OMAL開關的性能曲線無明顯差距，*性較好，且均與仿真結果基本吻合。通過總結SPSTOMAL開關的經(jīng)驗，又研制了W波段SPDTOMAL開關。測試結果表明，OMAL開關在W波段的插損zui小值為2dB，隔離zui大值為40dB，在5GHz頻率范圍內(nèi)，插入損耗小于3dB，隔離度大于20dB。OMAL開關的上升時間小于2.5ns，下降時間小于2ns。一些特種電源需要輸出大功率、大電流或高電壓的電源,且工作在特殊環(huán)境下,要求體積小、重量輕、散熱和電磁兼容好。波段OMAL開關技術應用于特種電源具有明顯的優(yōu)勢：OMAL開關頻率高,電源體積和重量小,OMAL開關損耗少,電磁兼容好,半導體功率器件的效能高。