微型片式收发组件技术研究

针对采用有源相控阵技术的高分辨率合成孔径雷达(SAR)应用要求,设计制作了一款尺寸小、重量 轻、厚度薄、可与片式天线阵面相兼容的片式T/ R 组件,对该片式T/ R 组件的接收和发射电路、垂直互连性能进行了 仿真分析,并对该T/ R 组件样机进行测试验证,在X 波段获得的测试结果为:接收增益大于24 dB,噪声系数小于3 dB,发射功率大于1 W,垂直互连的端口驻波小于1. 35,垂直互连的插损小于0. 2 dB。尺寸仅为10 mm×10 mm×5 mm ,可应用于相关工程中。     

小型化层叠式三维T/R组件

三维收发(T/R)组件具有小型化、重量轻和可扩充等特点,成为T/R组件技术的重要发展方向之一。本文对一种基于低温共烧陶瓷(LTCC)的Ku波段小型化三维T/R组件进行了研究,通过分析优化组件的垂直微波互连技术、电路布局优化及无源等效模型,设计出具有优良电性能(输出功率≥24.5 dBm,接收增益大于≥25 dB,接收噪声系数≤3.5 dB)的小型化三维T/R组件。该组件利用LTCC高密度布线、球栅阵列(BGA)高密度连接优点,把组件设计成三层层叠结构,并且把部分芯片集成于“多功能芯片”,进一步缩小了尺寸,单个组件尺寸为9.5 mm×9.5 mm× 3.8 mm,有效实现了T/R组件的小型化。     

基于HTCC工艺的短砖式毫米波收发模组

针对新一代毫米波相控阵天线对轻薄小T/R模组技术的迫切需求,该文设计了一种基于高温共烧陶瓷(HTCC)工艺的Ka波段短砖式T/R模组,该模组在36 mm×33 mm×3 mm尺寸下实现了8个收发通道的高密度集成,具备信号放大、功率分配与合成及幅相控制的功能。通过研究在HTCC基板上的毫米波信号平面过渡与屏蔽结构,实现了Ka波段毫米波信号在高密度分腔内的稳定传输及通道间高幅相一致性。结果表明,该T/R模组接收增益≥22 dB,噪声系数≤5.1 dB,发射输出功率≥23 dBm,能够满足新一代通信、雷达等设备有源相控阵天线应用需求。     

一种小型化C波段线性调频T/R组件

采用模拟调频方案,设计了一种小型化线性调频微波收发(T/R)组件。该微波T/R组件在实现所需的调频中心频率和带宽的同时,保证了调频稳定度。T/R组件的调频中心频率为(4 300±15) MHz,调制带宽为(150±1) MHz,调制线性度小于1.2,发射功率大于20 dBm,接收噪声系数小于3 dB,收发隔离度大于80 dB。此T/R 组件的尺寸仅为 50 mm×40 mm×12.3 mm,在同类型产品中具有较明显优势。     

X波段T/R组件

南京电子器件研究所承担的“九五”预研课题“X波段 T/R组件”项目于 1 999年 3月取得重大进展。成功地研制出尺寸为 1 3mm× 7.5 mm× 5 0 mm,重量为 2 1 g,发射功率大于 5 W,接收噪声系数小于 2 .6 d B的微波全功能 X波段 T/R组件 ,具有尺寸小、重量轻、频率宽、发射功率大、接收噪声低、移相精度高等特点 ,适用于 X波段固态相控阵雷达系统中。该组件包括收发双工器、限幅器、低噪声放大器、脉冲功率放大器、5位数字移相器、介质基片、壳体和偏置等。利用 Touchstone和 Libra软件对组件收发通道的微波电路性能进行仿真设计 ,降低收发…     

基于QFN封装的X波段GaAs T/R套片设计

基于陶瓷方形扁平无引脚(QFN)封装研制出4款X波段GaAs微波单片集成电路(MMIC),包括GaAs幅相控制多功能芯片(MFC)、功率放大器、低噪声放大器、开关限幅多功能芯片.利用QFN技术将这套芯片封装在一起,组成2 GHz带宽的QFN封装收/发(T/R)组件,输出功率大于1W,封装尺寸为9 mm×9 mm×1 mm.通过提高GaAsMMIC的集成度、放大器单边加电、内部端口匹配,创新性地实现了微波T/R组件的小型化.这几款芯片中最复杂的X波段幅相控制多功能芯片集成了T/R开关、六位数字移相器、五位数字衰减器、增益放大器及串转并驱动器.在工作频段内,收发状态下,增益大于5 dB,1 dB压缩输出功率(P-1)大于7 dBm,移相均方根(RMS)误差小于2.5.,衰减均方根误差小于0.3 dB,回波损耗小于-12 dB,裸片尺寸为4.5 mm×3.0 mm×0.07 mm.     

一种高功率密度T/R组件的设计

主要针对某款C波段大功率T/R组件的小型化进行研究。通过对T/R组件的电路与结构的分析与设计,制作了发射功率大于100 W、接收通道增益大于8 d B、体积90 mm×80 mm×37 mm的T/R样机,该项研究对高功率密度T/R组件的设计与研制具有一定的工程指导意义。     

一种S波段大功率4×4瓦片式数字T/R组件设计

设计了一种S波段大功率4×4瓦片式数字T/R 组件,采用数模混合收发SoC(片上系统)及三维立体集成等技术实现了高集成、小型化、轻量化、模块化及低成本的要求。T/R 组件在S 波段单通道输出功率≥100 W, 体积和重量相比于传统砖块式组件均减小了50%,具有不可比拟的优势,更易于实现大规模阵列集成,具有低剖面、可共形、可升级重构的特点。研制结果充分验证了该设计的可行性及可扩展性,能够更好地满足不同雷达和通信需求。     

Ku波段高增益8通道T/R组件设计与实现

利用低温共烧陶瓷(LTCC)高集成化设计优势,设计并实现了一款Ku波段高增益8通道T/R组件。该组件通过双向放大器的合理运用,有效提高了组件的收发增益,同时利用液态金属材料的特性,将硅铝壳体与铝合金散热齿进行有机结合,大大提高了组件在连续波发射工作模式下的热量传导能力,保证了组件小体积下工作的可靠性。最终设计实现的Ku波段高增益8通道T/R组件,体积仅84 mm×48 mm×6 mm,质量约60 g,发射功率增益大于45 dB,发射输出功率大于1 W,接收增益大于29 dB,接收噪声系数小于3.5 dB。该组件8个通道收发性能一致性好,性能稳定,具有良好的工程实用价值。     

L波段8通道宽带数字T/R组件技术

研究了一种L波段8通道宽带数字T/R组件设计技术.组件具有瞬时带宽宽和发射功率大的特点,可以产生带宽为100 MHz的线性调频信号(LFM),单通道输出功率可达50 W.该组件集成了8个独立的收发通道,上下变频都采用一次变频,简化了电路设计,控制组件的体积、重量和成本,取得了良好的效果.通过对研制样件的测试,设计性能达到要求,其通道间相位长期稳定性即同频点相位差RMS达到发射小于2.5°,接收小于0.7°的指标.利用2个样件构建了16单元数字线阵试验平台,给出了发射和接收方向图.     

基于硅基堆叠SIP技术的超宽带T/R组件

传统的超宽带T/R组件采用的是两维砖块式结构,体积和重量已不适应目前小型化、低剖面、易共形的相控阵天线要求。文中提出的基于硅基堆叠系统级封装(SIP)技术,将四通道的射频芯片高度集成在硅基介质基板上,将多层介质基板厚金压合,实现多层堆叠的三维封装。通过采用芯片多功能集成技术和超宽带射频信号的垂直互连技术,设计出三维堆叠的四通道超宽带T/R组件。T/R组件带宽为6 GHz～18 GHz,单通道的发射功率优于23 dBm,接收增益优于20 dB,可实现6位数控衰减及6位数控移相,尺寸仅有13.0 mm×13.0 mm×3.4 mm。该技术可以实现多通道超宽带T/R组件的SIP封装,有利于工程应用。     

一种宽带多通道瓦片式T/R组件的研制

介绍了一种多通道瓦片式T/R组件的研制方法和关键技术。针对组件结构尺寸紧张、工作频率高且频带宽的要求,提出了一种新的高集成T/R组件三维立体组装方法,同时采用了多功能单片微波集成电路(MMIC)芯片技术、多芯片组装(MCM)技术提高集成度。通过对组件的热设计和密封性设计,确保了组件使用的长期可靠性。成功研制出尺寸为41.8 mm×8 mm×8.2 mm、质量不超过13 g的瓦片式T/R组件,具有4个收发通道,每个通道包含6位数控移相器和6位数控衰减器。该组件集成度高、散热性好、可靠性高,较传统T/R组件在尺寸和重量上具有突破性的优势,大大减小了雷达尺寸,使其更好地满足高性能共形有源相控阵雷达的需要。     

一种 C 频段高集成多功能综合母板设计

介绍了一种 64 通道的 C 频段高集成多功能综合母板的设计方案和关键技术,该综合母板应用于有源相控阵雷达天线阵面前端模拟子阵。 利用多层印制板压合技术,在天线口径内将电源模块、波控模块和片式 T / R 组件集成在子阵综合母板上。 对各功能网络性能进行了仿真设计、电磁兼容性设计等,最终完成了综合母板设计。 所介绍的 64 通道 C 频段综合母板尺寸为 228 mm×308 mm×4. 8 mm,实测无源射频网络通道幅相一致性优于±0. 1 dB、±1°,有源接收链路通道幅相一致性优于±1. 4 dB、±5°。 该综合母板通过积木化拼接可实现雷达阵面规模二维扩展,适用于多种布局方案,避免了低效重复设计。     

Ku波段多通道瓦片式T/R组件的设计

本文给出了一种多通道、低成本、高密度的宽带瓦片式 T/R 组件集成方案。T/R 组件集成了 16 个收发分时工作的 T/R 通道，每个通道收发电源调制和幅度相位均可独立控制，并且包含负电保护，温度检测等功能。为了降低尺寸和重量，采用瓦片式结构，重量小于 55g，相比于砖块式的 T/R 组件，重量比约为 1：4。该组件采用 MCM(多芯片组件)技术设计，并对多个芯片进行了集成设计，实现了平均每个通道只有 1.5 片射频芯片，降低成本的同时增加了微组装的简便性和可靠性。根据本文提出的集成方案进行了实物设计，并完成了实物测试，测试结果满足设计指标。     

一种基于硅基MEMS三维异构集成技术的T/R组件

基于硅基微电子机械系统(MEMS)三维异构集成工艺,设计并制作了用于相控阵天线系统的三维堆叠式Ku波段双通道T/R组件。该组件由两层硅基结构通过球栅阵列(BGA)植球堆叠而成,上下两层硅基封装均采用5层硅片通过硅通孔(TSV)、晶圆级键合工艺实现。组件集成了六位数控移相、六位数控衰减、串转并、电源调制、逻辑控制等功能,最终组件尺寸仅为15 mm×8 mm×3.8 mm。测试结果表明,在Ku波段内,该组件发射通道饱和输出功率大于24 dBm,单通道发射增益大于20 dB,接收通道增益大于20 dB,噪声系数小于3.0 dB。该组件性能好,质量轻,体积小,加工精确度高,组装效率高。     

S波段小型化高增益集成功放设计

介绍了一种S波段小型化集成功放模块的设计方法。该模块采用GaAs和硅功率芯片,通过内匹配混合集成电路技术,将两级芯片集成到金属密封管壳中。实测结果表明,在脉宽200μs,占空比10%的测试条件下,3.1～3.4GHz全带内功率放大器输出功率能达到60W,36V电源效率大于35%,模块尺寸仅为26.5mm×15.0mm×5.0mm。     

一种Ka频段高密度高集成瓦式T组件的设计

介绍了一种Ka频段瓦式T组件的设计方法和关键技术.采用多层印制电路板(Printed Cir-cuit Board,PCB)技术,实现了无源网络和馈电网络集成在同一块多层电路板上,滤波功能层和天线一体化集成,利用毛纽扣实现了组件的三维垂直互联.采用互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide...     

330 GHz 集成化 T/ R 组件的设计与实现

针对某机载雷达收发组件小型化的应用要求,基于混合微波集成电路技术设计了一种 330 GHz 集成化收发组件。收发组件主要由本振链路、发射链路以及接收链路三个模块构成。 本振链路输入信号经倍频、滤波、放大、功分后发射,并完成回波信号的低噪声接收。 该组件采用收发一体化、单级四次倍频的设计思想,通过简化电路拓扑结构实现高集成度、高输出功率的指标要求。 所设计的收发组件整体尺寸为65 mm×38 mm×19 mm。 实测后得出该收发组件在329 GHz~341 GHz 频率范围内,倍频发射功率为 2 mW~ 5 mW,接收机变频损耗为11 dB~ 13 dB,模块功耗为10. 38 W。 该组件具备良好的射频性能,并成功应用于某机载雷达系统中。