一种C波段小型TR组件的设计

摘要：本文介绍了一种C波段小型TR组件的设计方案，包括TR组件的功能组成、电路设计、结构设计。并给出了该组件的关键指标测试值，对设计结果进行了验证，实现了TR组件的小型化设计。

关键词：TR组件；C波段；小型化

中图分类号：TN455 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）08-0154-02

1 引言

TR组件是有源相控阵雷达的核心部件，完成对发射信号的脉冲功率放大、接收信号的低噪声放大，以及对收发通路切换、移相等控制功能。随着科技发展，对其体积、电性能以及可靠性提出了更高的要求。

本文介绍一种C波段小型TR组件 ，采用微组装方式实现多层板，接插件，电连接器，芯片等的组装，减小TR组件的体积与厚度，实现TR组件的小型化设计。

2 功能与组成

组件的功能：

（1）接收馈入的发射信号，经移相放大后经隔离器输出；（2）接收回波信号，输入限幅、放大和移相后输出；（3）接收波控机送来的收发通道移相和衰减控制信息，进行格式转换后控制数控移相器和数控衰减器。

组件的组成：

如图1所示，T/R组件由开关芯片、移相器、放大器芯片、隔離器、限幅器芯片、低噪放芯片、衰减器芯片组成。

组件中的核心元器件均使用裸芯片，采用微组装工艺组装。

限幅器的主要功能是防止接收支路低噪声放大器（LNA）被高功率的微波能量烧毁，这种能量来源于两个方面：一是被反射的发射支路泄露信号；二是来源于一些外部的驻波反射（例如天线接口驻波差）或外部强照射微波能量。所以必须具有一定的耐功率能力。又因为限幅器的插损直接加到系统的噪声系数上，因此限幅器还要求低损耗。

接收支路的低噪声放大器芯片特性包括低噪声系数、低输入VSWR、宽带宽、高动态范围、低损耗和高增益。因为低噪放芯片的噪声系数几乎决定了整个接收支路的噪声系数，因此应该尽可能要求低的噪声系数。另外低噪放的增益较大，可以减小后级补偿放大器的压力，同时还可以减小后级电路对噪声系数的影响。

移相器芯片为收发支路提供移相功能。

数控衰减器除了可以调节接收增益，确保各组件的增益一致性外，在两级放大器之间，还能起到提高线性度，增强隔离的作用。用于接收通道，还可以对接收波束进行幅度加权，降低副瓣。

补偿放大器的主要为接收支路提供最优性能。设计时从两个方向来考虑：其一是考虑采用两个放大器级联，前面的低噪放具有低噪声高增益，后面的中功率放大器具有高P1dB作补偿（提高接收支路的动态范围）。

而发射支路上两个重要的芯片为驱动放大器芯片和末级功放芯片，驱动芯片为后级功放芯片提供一定的驱动能力，功率放大器芯则需要具有饱和输出功率高、效率高、功率增益高的特点。

3 TR组件的结构设计

组件采用盒体，多层板，盖板叠加的方式组装，芯片贴在多层板上，大功率芯片焊接在盒体底面上已保证芯片散热，最后将盖板焊接盒体上，外观图如图2所示。组件与外部系统通过玻铢互连。组件体积为：69mm*23mm*8mm：重量为27g。

4 关键指标测试情况

技术指标测试情况如表1所示，测试频率5GHz-6GHz，关键技术参数均满足设计要求。

5 结语

本文介绍一种C波段小型TR组件 ，发射输出功率10W，接收增益大于24dBm。采用微组装方式实现多层板，接插件，电连接器，芯片等的组装，减小TR组件的体积与厚度，实现TR组件的小型化设计。

参考文献

[1]廖承恩.微波技术基础[M].西安电子科技大学出版社，2005.

[2]（美）路德维格.射频电路设计——理论与应用[M].科学出版社，2008.

[3]Ashok Agrawal，etc.T/R Module architecture tradeoffs for phased array antennas，1996 IEEE MTT-S Digest.995-8.