针对压控振荡器(VCO)阵列注入锁定电路复杂和规模受限问题，提出一种 S波段 VCO阵列级联的新方法。通过在多个 VCO之间加入耦合网络，将传统的单级注入改进为级联注入锁定，并通过网络级联方式实现级联级数的扩展。各级 VCO之间通过耦合网络实现级联，首级 VCO通过信号源参考信号进行锁定，次级 VCO耦合前级 VCO射频输出端信号进行锁定，每级均通过 VCO电压调谐端进行注入。注入信号可锁定 VCO输出频率，改善每级 VCO输出相位噪声。通过级间耦合的形式，实现了一个微波源锁定多个 VCO的输出。设计加工了 2种级联注入 VCO阵列， VCO的输出频率与注入信号频率相同，各级 VCO相噪保持一致，当源相噪为-107.28 dBc/Hz时，各级 VCO的输出相噪保持一致，为 -105 dBc/Hz。该注入锁定方式电路简洁且成本低，未来有望应用在相控阵中。

针对无源互调(PIM)严重影响卫星通信系统性能和稳定性问题, 提出了一种利用内导体非接触式结构实现低 PIM的同轴接头设计方法。设计并实现了 2款分别工作在 S波段和 C波段的内导体非接触式同轴接头: S波段的内导体非接触式同轴接头在 2.1~2.7 GHz下实测|S11 |<-30 dB, 通带内插入损耗小于 0.3 dB; C波段的内导体非接触式同轴接头在 3.5~4.2 GHz下实测|S11 |<-30 dB, 通带内插入损耗小于 0.2 dB。该改进型同轴接头设计方法为卫星通信系统的微波连接器的设计提供了重要的参考价值和新的研究思路。

在多路注入锁频大功率连续波磁控管的相干功率合成实验中, 输出特性分析有利于提升合成效率。搭建了一款 S波段 20 kW连续波磁控管注入实验系统, 该系统包含幅频可调的微波源和移相器, 由磁控管信号发生系统、注入锁定系统以及相位差检测系统 3个小系统组成。利用外部注入信号, 分别对磁控管输出信号的相位稳定度、频谱和相位噪声进行实验分析, 实现了对实际磁控管在外部注入前后的特性分析。其中, 相位差波动最小不足 4°, 最大 17°, 锁频带宽在 2.9~13 MHz之间变化, 在偏移频率 1 MHz内对相位噪声抑制超过 40 dB; 并对注入锁频信号与输出信号之间的关系进行了总结, 为多路大功率磁控管的功率合成提供理论依据。

运用终端短路微带线实现无输入低通滤波器的微波整流电路。该结构串联于整流二极管与地之间，抵消了整流二极管在基频时的容性阻抗，并抑制了谐波电流，因此该整流电路移除了输入低通滤波器和匹配电路，结构和尺寸更加紧凑。理论分析和实验测试表明，本设计在较大输入功率、频率范围内实现了高效整流。实验结果表明，在输入功率12~24 dBm和频率1.48~ 2.02 GHz范围内，整流效率超过70%。当输入功率为21.8 dBm，频率为1.8 GHz时，最高整流效率为83.3%。电路尺寸优于15 mm×20 mm。

为实现微波无线能量传输(MWPT)系统中最高传输效率, 需要调节微波发射波束对准接收端。通过对微波发射端天线单元的相位进行闭环调节和控制, 实现接收端微波功率最大值的跟踪与锁定。本文构建2个发射天线单元的X波段微波无线能量传输系统, 基于LabWindows/CVI软件平台进行发射端功率放大器相位自适应控制, 实现系统最高效率传输。发射天线和接收天线的中心距离为152 cm, 功率放大器的最小移相步进5.625°。实测结果表明, 微波无线能量传输系统输出功率降为最大值一半的范围(3 dB动态范围)扩大了49%, 验证了本方法能准确地进行闭环自适应相位控制并锁定最高系统传输功率。

设计了一种基于砷化镓场效应管 (GaAs FETs)的S波段微波功率放大和整流双向电路，分析了微波功率放大电路与整流电路之间的类似性。利用 ADS对其进行仿真，并进行实验验证。该电路具有微波功率放大功能，增益和功率附加效率分别为 11.9 dB和55%，输出功率达 28.9 dBm。该电路同时具有将微波转换为直流的功能。当电路偏置在 C类状态下，微波输入功率为 30 dBm，且直流负载为55 .时，获得了 75.6%的整流效率。电路正向放大反向整流的特性可望应用到双向微波无线能量传输系统中。

提出了一种适用于工业、科学、医学(ISM)频段的六边形缝隙天线的设计方法，采用基于全波分析矩量法的电磁场仿真软件进行分析，结果表明，与传统的正方形缝隙天线相比，天线的阻抗带宽由30%增加到了48.5%(|S₁₁|<-10 dB)。进行了天线S 参数测量，对天线通带起始频率5.24 GHz、谐振频率5.8 GHz和截止频率8.59 GHz三处频点的方向图进行了测量，测量结果和仿真结果一致，为拓展微带贴片天线带宽提供了一种新颖的方法。

注入锁频技术是实现多只磁控管相干功率合成的关键技术。对 S波段 1 kW连续波磁控管输出信号频谱的改善进行研究，分析了灯丝电流对磁控管输出特性的影响，通过降低灯丝电流使磁控管自由振荡下的输出微波频带宽度由 10 MHz降低至 300 kHz。通过提高参考信号的注入功率，有效地拓展了连续波磁控管的注入锁频带宽，最终获得了高达 14 MHz的注入锁频带宽。在不同注入功率比的情况下，该连续波磁控管的外观品质因数 QE为 52~72。

注入锁频是磁控管相干功率合成的基础，本文开展了15 kW 磁控管的注入锁频实验，研究了注入微波功率与可牵引带宽之间的关系。实现了15 kW 磁控管注入锁频，分析了不同注入功率下磁控管可牵引带宽。实验结果表明，磁控管注入锁频牵引带宽随注入功率增大而增加，在165 W 注入功率下牵引带宽达到5 MHz。该15 kW 磁控管可用于大功率微波相干功率合成，为多支大功率磁控管进行功率合成研究奠定了基础。