资料介绍
有源相控阵天线设计的核心是T/R组件。T/R组件设计考虑的主要因素有:不同形式集成电路的个数,功率输出的高低,接收的噪声系数大小,幅度和相位控制的精度。同时,辐射单元阵列形式的设计也至关重要。
1、芯片设计
理想情况下,所有模块的电路需要集成到一个芯片上,在过去的几十年,大家也都在为这个目标而努力。然而,由于系统对不同功能单元需求的差别,现有的工程技术在系统性能与实现难度上进行了折衷的考虑,因此普遍的做法是将电路按功能进行了分类,然后放置于不同的芯片上,再通过混合的微电路进行连接,如图所示。
一个T/R模块的基本芯片设置包括了3个MMICs组件和1个数字大规模集成电路(VLSI),如图所示。 · 高功率放大器(MMIC) · 低噪声放大器加保护电路(MMIC) · 可调增益的放大器和可调移相器(MMIC) · 数字控制电路(VLSI)
根据不同的应用需求,T/R模块可能还需要其他一些电路,如预功放电路需要将输入信号进行放大以满足高峰值功率需求。大多数X波段及以上频段T/R组件都采用基于GaAs工艺的MMICs技术。该技术有个缺点就是热传导系数极低,因此基于GaAs 的电路需要进行散热设计。未来T/R组件的发展方向是基于GaN和SiGe的设计工艺。基于GaN的功率放大器可实现更高的峰值功率输出,从而提升雷达的灵敏度或探测距离,输出功率是基于GaAS工艺电路的5 倍以上。SiGe工艺虽然传输的功率不如GaAs,然而该材料成本较低,适用于未来低成本、低功率密度雷达系统的设计。
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