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。     

相控阵测控系统瓦式一体化T/R组件设计

T/R组件作为相控阵测控系统的核心部件,其性能好坏直接决定了相控阵测控系统的效能表现。针对传统相控阵测控系统中采用的砖式T/R组件设计存在的集成度低、尺寸大、功耗高、安装复杂、后期维护性差等问题,设计了一种新型瓦式一体化T/R组件。该型T/R组件通过多层不同功能模块的瓦片式层叠和盲插互联结构实现了T/R组件高度的集成化、良好的散热性以及优异的安装维护性能。随着相控阵测控系统的通道数越来越多,集成度越来越高,新型瓦式一体化T/R组件的工程优异性也将会更加明显。     

集成天线的多通道瓦片式T/R组件测试

雷达T/R组件的集成度越来越高,已出现了将天线也集成在组件上的多通道瓦片式收发T/R组件。由于天线的集成,传统的传导测试方法无法对这种新结构T/R组件的电路性能进行直接测量。针对该问题,提出一种辐射对比测试方法,采用辐射法先对T/R组件天线单元进行测试,然后对集成天线的T/R组件进行测试,最后将天线对T/R组件电路性能的影响扣除,得到T/R组件电路的各项性能参数。在分析测试原理的基础上,对一种集成天线的多通道X波段的瓦片式T/R组件发射峰值功率、通道间相位一致性和接收增益等指标进行了试验测试,测试结果与电路直接测试对比,幅度误差<0.69 dB,相位误差<10.5°,满足工程应用需求。     

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。     

基于LTCC基板的Ku波段宽带八通道T/R组件设计与实现

介绍了一种Ku波段宽带八通道T/R组件设计思路和实现方法.针对组件工作频率高、工作频带宽、通道数多、功能复杂、裸芯片多、高度有限等难点,组件采用低温共烧陶瓷(LTCC)设计、多芯片组件(MCM)设计、模块化设计等先进技术,成功研制出了低噪声、轻质量、功能齐全的的小型化八通道T/R组件,组件单通道输出功率为34dBm,接收噪声系数为3.5 dB,数控移相和数控衰减均为6位,组件高度为6.6 mm,整体重量仅为87.2 g,平均每通道10.9 g;并且组件已经实现批量化生产.     

MMIC在T/R组件中的应用

采用单片微波集成电路(MMIC)芯片技术和多芯片组件(MCM)微组装工艺,设计了一款小尺寸双通道发射接收(T/R)组件.组件由环形器、限幅器芯片、低噪声放大器(LNA)芯片、幅相控制多功能芯片、驱动放大器芯片和功率放大器芯片(PA)等部分构成.基于GaAs的LNA MMIC芯片具有更低噪声系数,基于GaN的PA MMIC芯片具有更高的输出功率及功率附加效率.组件接收通道采用基于GaAs的LNA芯片,发射通道采用基于GaN的PA芯片,设计了针对发射通道驱动放大器与功率放大器的协同脉冲调制电路.研制的T/R组件在8～12 GHz的频带内:接收通道在工作电压+5 V连续波的条件下,小信号增益大于20 dB,噪声小于3 dB;发射通道在周期1 ms,脉宽10％的调制脉冲条件下,脉冲发射功率大于46 dBm.T/R组件外形尺寸为70 mm×46 mm×15 mm.     

基于氮化铝技术的X波段瓦片式T/R组件的研制

有源相控雷达阵的发展对关键部件T/R组件的体积和重量提供了更高的要求。为满足这一要求,设计了一种基于氮化铝(Al N)技术的X波段瓦片式T/R组件,该组件突破传统的瓦片式T/R组件设计理念和实现方式,封装形式为表贴型,仅由一块基板组成,且功能齐全。组件重量为6 g,很好地满足了有源相控雷达阵对T/R组件小型化、轻量化的要求。     

一种机载超宽带相控阵雷达T/R组件设计

针对机载有源相控阵雷达小型化、多功能、高功率的要求,研制了一款应用于C、X、Ku波段的双通道超宽带T/R砖块组件,外观尺寸为30.0 mm×70.0 mm×8.5 mm.组件在工作频带内可以实现6位移相、6位衰减,工作带宽达到12 GHz,发射输出功率≥ 37 dBm,接收增益达到22 dB.通过对电路中无源结构进行仿真,并利用得到的仿真结果和射频芯片实现链路仿真,解决了超宽带T/R组件端口驻波较差和接收增益平坦度差且难以预估的难题.最终制造的T/R组件具有超宽带、低噪声、高功率以及良好的幅相性能.     

高精度T／R组件自动组装试验台的研制

T/R组件是相控阵雷达的关键部件.它的组装技术对雷达的重量、体积、成本、灵敏度及可靠性等指标具有重要的影响.T/R组件的批量生产对组装设备提出了更高的要求,特别是在组装的高速化、T/R组件的瓦换性以及高可靠性等方面.文中针对T/R组件的批量生产要求,介绍了一种高精度自动组装试验台,该试验台通过模拟T/R组件自动焊装线实际传输过程来检测其定位精度,为某T/R组件采用自动焊装线的町行性提供了论证.     

T/R组件中芯片制造和使用的可靠性分析与控制

随着雷达技术的发展,采用多芯片组装T/R组件的有源相控阵雷达越来越引起人们的关注并获得广泛的应用。在多芯片组装的T/R组件中,芯片可靠性是组件可靠性的决定因素。文中在对T/R组件构成及可靠性影响因素分析的基础上,从芯片制造、转运和使用等方面对芯片可靠性的影响进行了分析,并给出了提高芯片使用可靠性的措施及建议。     

一种新型Ku频段瓦式T/R组件的研制

介绍了一种基于非接触式垂直互连、大功率高密度集成芯片组和低成本高密度混合电路的Ku频段半双工瓦式高发射功率T／R组件的集成方案。研制了16通道T/R组件原理样机,体积为36 mm×36 mm×21 mm,质量为65 g。每个信道的发射功率大于7 W,幅度一致性均方根误差（RMS）优于0.5 dB,相位一致性RMS优于4°。对比相似功能单通道发射功率仅0.5 W的砖式TR组件,其体积缩减一半以上,质量缩减2/3以上。     

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 Circuit 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 Semiconductor,CMOS)工艺与砷化镓(GaAs)工艺相结合的芯片异构集成方案,成功研制出16通道带滤波功能层天线的T组件,体积为22 mm×22 mm×12 mm,质量不超过13 g。与同频段同功能的砖式T组件相比,体积缩减75%,质量降至10%。该组件充分发挥CMOS工艺强大的数模混合集成能力和化合物半导体工艺优异的射频性能,并将两类芯片在平面内直接异构拼装,在集成密度、功能密度、射频性能以及可实现性等多个方面获得了良好的平衡。     

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。     

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。     

基于LTCC的高集成度射频前端研究

针对现代通信电子战系统对小型化射频前端的需求,该文基于低温共烧陶瓷(LTCC)技术研制出工作在30~3 000 MHz,具有高集成度的射频前端模组。该模组尺寸仅为48mm×46mm×12mm,质量仅为68.5g,在满足技术指标的同时,体积与质量均减小到原有产品的1/7。此外,该文还对三维互联和隔离度优化等高度集成关键技术进行了总结和分析。     

大功率集成功放模块工艺研究

在各类电子产品集成度越来越高的前提下,大功率集成功放模块也同样面临着集成度不断提高的要求,如何使其效率更高、体积更小、重量更轻、成本更低、更加可靠耐用已成为大功率集成功放模块工艺研究的主要方向。文章介绍了一种大功率集成功放模块的封装结构设计及组装工艺,功率半导体模块是把若干分立器件及内部电路进行组装,然后用环氧树脂灌封而成的新型器件。它具有体积小、外壳与电极绝缘、可靠性高、安装方便等优点。在研制过程中借鉴了国外知名企业产品的工艺技术,同时也充分利用了现有成熟的半导体集成电路的封装技术。     

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。