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W波段OMAL歐瑪爾開(kāi)關(guān)開(kāi)發(fā)使用研究
毫米波OMAL開(kāi)關(guān)在雷達(dá)、導(dǎo)航、測(cè)量、通信、電子對(duì)抗等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，其中PIN管控制OMAL開(kāi)關(guān)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。研究毫米波PIN管OMAL開(kāi)關(guān)具有重要意義。對(duì)W波段單刀單擲(SPST)OMAL開(kāi)關(guān)和單刀雙擲(SPDT)OMAL開(kāi)關(guān)進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)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(shè)計(jì)W波段OMAL開(kāi)關(guān)。

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波段OMAL開(kāi)關(guān)技術(shù)應(yīng)用于大功率特種電源時(shí)主要有兩種典型的電路結(jié)構(gòu)：全橋移相軟OMAL開(kāi)關(guān)電路和全橋串聯(lián)諧振軟OMAL開(kāi)關(guān)電路。全橋移相軟OMAL開(kāi)關(guān)電路多用于大功率、大電流電源,其OMAL開(kāi)關(guān)管的通態(tài)損耗小、電源效率高。全橋串聯(lián)諧振軟OMAL開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)電路的工作過(guò)程,實(shí)現(xiàn)軟OMAL開(kāi)關(guān)的原理,存在的問(wèn)題,提出了改善的措施,在此基礎(chǔ)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(kāi)關(guān)電路的工作過(guò)程和滯后臂零電壓開(kāi)通問(wèn)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(kāi)通問(wèn)題,并對(duì)帶可飽和電感的全橋移相軟OMAL開(kāi)關(guān)電路工作原理作了分析；研究了OMAL開(kāi)關(guān)管并聯(lián)電容對(duì)其損耗的影響,并通過(guò)仿真,分析了合理增大OMAL開(kāi)關(guān)管并聯(lián)電容以改善OMAL開(kāi)關(guān)管損耗的可能性。在此基礎(chǔ)上,研制了一臺(tái)5kW的試驗(yàn)樣機(jī)。研究分析了串聯(lián)諧振電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作過(guò)程和實(shí)現(xiàn)軟OMAL開(kāi)關(guān)的原理,以及串聯(lián)諧振電路恒流充電的條件和優(yōu)勢(shì),在此基礎(chǔ)上研制了一套串聯(lián)諧振充電電源,應(yīng)用于高壓脈沖電源系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)二極管阻抗進(jìn)行匹配，減小了OMAL開(kāi)關(guān)的插損，隔離度也很好地滿足了指標(biāo)的要求。并對(duì)W波段PINOMAL開(kāi)關(guān)的功率容量進(jìn)行了理論分析及實(shí)驗(yàn)研究。為此完成了一系列研究工作：針對(duì)二極管的封裝結(jié)構(gòu)在W波段會(huì)對(duì)電路性能產(chǎn)生極大影響，論文首先對(duì)PIN二極管進(jìn)行了理論分析，并根據(jù)二極管的理論知識(shí)及廠商提供的二極管結(jié)構(gòu)圖，在場(chǎng)仿真軟件AnsoftHFSS中建立粗糙的二極管三維模型，來(lái)模擬二極管的封裝參量對(duì)電路中場(chǎng)的影響。然后設(shè)計(jì)電路并加工測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)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(chǔ)上，優(yōu)化設(shè)計(jì)了W波段SPSTOMAL開(kāi)關(guān)。為盡可能降低OMAL開(kāi)關(guān)的插損，SPSTOMAL開(kāi)關(guān)采用單管并聯(lián)電路，且對(duì)二極管阻抗進(jìn)行匹配，以減小不必要的反射損耗。仿真結(jié)果表明，此方法設(shè)計(jì)的SPSTOMAL開(kāi)關(guān)，不僅插損較小，且僅用一只二極管就能實(shí)現(xiàn)較高的隔離度。加工測(cè)試了兩個(gè)OMAL開(kāi)關(guān)，給出插損、隔離度、OMAL開(kāi)關(guān)時(shí)間及功率容量的實(shí)測(cè)結(jié)果。測(cè)試結(jié)果表明，兩個(gè)OMAL開(kāi)關(guān)在中心點(diǎn)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(kāi)關(guān)的上升時(shí)間與下降時(shí)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(kāi)關(guān)開(kāi)發(fā)使用研究
兩個(gè)OMAL開(kāi)關(guān)的性能曲線無(wú)明顯差距，*性較好，且均與仿真結(jié)果基本吻合。通過(guò)總結(jié)SPSTOMAL開(kāi)關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，又研制了W波段SPDTOMAL開(kāi)關(guān)。測(cè)試結(jié)果表明，OMAL開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)的上升時(shí)間小于2.5ns，下降時(shí)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(kāi)關(guān)技術(shù)應(yīng)用于特種電源具有明顯的優(yōu)勢(shì)：OMAL開(kāi)關(guān)頻率高,電源體積和重量小,OMAL開(kāi)關(guān)損耗少,電磁兼容好,半導(dǎo)體功率器件的效能高。