一種C波段小型TR組件的設計

雒寒冰 楊晶晶 張紅英 李振海 張理正

摘要：本文介紹了一種C波段小型TR組件的設計方案，包括TR組件的功能組成、電路設計、結構設計。并給出了該組件的關鍵指標測試值，對設計結果進行了驗證，實現了TR組件的小型化設計。

關鍵詞：TR組件；C波段；小型化

中圖分類號：TN455 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）08-0154-02

1 引言

TR組件是有源相控陣雷達的核心部件，完成對發射信號的脈沖功率放大、接收信號的低噪聲放大，以及對收發通路切換、移相等控制功能。隨著科技發展，對其體積、電性能以及可靠性提出了更高的要求。

本文介紹一種C波段小型TR組件 ，采用微組裝方式實現多層板，接插件，電連接器，芯片等的組裝，減小TR組件的體積與厚度，實現TR組件的小型化設計。

2 功能與組成

組件的功能：

（1）接收饋入的發射信號，經移相放大后經隔離器輸出；（2）接收回波信號，輸入限幅、放大和移相后輸出；（3）接收波控機送來的收發通道移相和衰減控制信息，進行格式轉換后控制數控移相器和數控衰減器。

組件的組成：

如圖1所示，T/R組件由開關芯片、移相器、放大器芯片、隔離器、限幅器芯片、低噪放芯片、衰減器芯片組成。

組件中的核心元器件均使用裸芯片，采用微組裝工藝組裝。

限幅器的主要功能是防止接收支路低噪聲放大器（LNA）被高功率的微波能量燒毀，這種能量來源于兩個方面：一是被反射的發射支路泄露信號；二是來源于一些外部的駐波反射（例如天線接口駐波差）或外部強照射微波能量。所以必須具有一定的耐功率能力。又因為限幅器的插損直接加到系統的噪聲系數上，因此限幅器還要求低損耗。

接收支路的低噪聲放大器芯片特性包括低噪聲系數、低輸入VSWR、寬帶寬、高動態范圍、低損耗和高增益。因為低噪放芯片的噪聲系數幾乎決定了整個接收支路的噪聲系數，因此應該盡可能要求低的噪聲系數。另外低噪放的增益較大，可以減小后級補償放大器的壓力，同時還可以減小后級電路對噪聲系數的影響。

移相器芯片為收發支路提供移相功能。

數控衰減器除了可以調節接收增益，確保各組件的增益一致性外，在兩級放大器之間，還能起到提高線性度，增強隔離的作用。用于接收通道，還可以對接收波束進行幅度加權，降低副瓣。

補償放大器的主要為接收支路提供最優性能。設計時從兩個方向來考慮：其一是考慮采用兩個放大器級聯，前面的低噪放具有低噪聲高增益，后面的中功率放大器具有高P1dB作補償（提高接收支路的動態范圍）。

而發射支路上兩個重要的芯片為驅動放大器芯片和末級功放芯片，驅動芯片為后級功放芯片提供一定的驅動能力，功率放大器芯則需要具有飽和輸出功率高、效率高、功率增益高的特點。

3 TR組件的結構設計

組件采用盒體，多層板，蓋板疊加的方式組裝，芯片貼在多層板上，大功率芯片焊接在盒體底面上已保證芯片散熱，最后將蓋板焊接盒體上，外觀圖如圖2所示。組件與外部系統通過玻銖互連。組件體積為：69mm*23mm*8mm：重量為27g。

4 關鍵指標測試情況

技術指標測試情況如表1所示，測試頻率5GHz-6GHz，關鍵技術參數均滿足設計要求。

5 結語

本文介紹一種C波段小型TR組件 ，發射輸出功率10W，接收增益大于24dBm。采用微組裝方式實現多層板，接插件，電連接器，芯片等的組裝，減小TR組件的體積與厚度，實現TR組件的小型化設計。

參考文獻

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