毫米波一维相控阵T/R组件研制

论文摘要

有源相控阵雷达技术是当今雷达的主流技术。有源相控阵天线包含了数量众多,电路一致的T/R组件。每一个T/R组件含有有源器件,对从天线接收到的微弱射频信号进行放大,对输入的射频信号放大后传输给天线发射输出。在接收和发射状态下,T/R组件都具备对射频信号的幅度和相位进行调整的功能。应某毫米波一维相控阵雷达项目研制需求,研制了一种超薄型、大发射功率的T/R组件。本论文对毫米波T/R组件的工作原理作了简单介绍。重点介绍了应用于中频移相有源相控阵方案的毫米波超薄型T/R组件的工作原理,并对关键电路作了详细的理论分析和仿真设计。超薄型T/R组件的设计方案集合了低廊线波导微带过渡技术,薄膜工艺四次谐波混频技术,薄膜工艺陶瓷滤波器技术,微带混合集成电路设计技术,高速大电流脉冲电压调制技术。采用谐波平衡仿真软件(Agilent ADS)与三维场仿真软件(Ansoft HFSS)结合的方式,对波导微带过渡,四次谐波混频,微带滤波器等关键电路建立模型,并仿真优化。然后对关键电路进行单独测试,确保满足指标要求。对T/R组件进行详细测试。T/R组件厚度为4.6mm,噪声系数小于5dB,发射功率大于30dBm,主要技术指标满足要求。最后对项目的研制作了总结,归纳了本项目研究的主要工作和贡献,并提出了改进措施。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 背景
• 1.1.1 毫米波的特点
• 1.1.2 相控阵雷达的特点
• 1.1.3 有源相控阵雷达的特点
• 1.2 项目实用价值
• 1.3 国内外研究动态
• 1.4 项目目标及论文内容
• 第二章 T/R 组件方案
• 2.1 有源相控阵雷达方案
• 2.2 T/R 组件工作原理
• 2.3 小结
• 第三章 T/R 组件关键电路
• 3.1 波导微带过渡
• 3.1.1 波导微带过渡的选择
• 3.1.2 特殊波导微带过渡的设计
• 3.2 单刀双掷开关（SPDT）
• 3.2.1 GaAsFET MMIC 开关
• 3.2.2 开关选择
• 3.3 低噪放及接收链路
• 3.3.1 噪声分析
• 3.3.2 接收链路
• 3.4 功放及发射链路
• 3.5 混频器
• 3.5.1 混频器特性对比及选择
• 3.5.2 谐波混频器变频特性
• 3.5.3 谐波混频器电路设计
• 3.6 滤波器
• 3.7 低频电路
• 3.7.1 开关驱动电路
• 3.7.2 脉冲电压调制电路
• 3.8 一致性分析和设计
• 3.9 小结
• 第四章 结构和工艺
• 4.1 结构分解
• 4.2 夹层互连技术
• 4.3 螺纹连接防松
• 4.4 轻型化
• 4.5 机加工工艺组合风道设计
• 4.6 机加工工艺
• 4.7 小结
• 第五章 测试
• 5.1 T/R 组件测试
• 5.2 天线方向图测试
• 5.3 小结
• 第六章 总结
• 6.1 本论文主要工作和贡献
• 6.2 研究工作的不足和改进方向
• 6.3 T/R 组件的发展趋势和工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读工程硕士学位期间的研究成果