X波段TR组件的小型化设计与研究

论文摘要

有源相控阵雷达技术是当今雷达的主流技术。随着科技的不断发展,我们对其核心部件——TR组件在体积、电性能及可靠性方面提出了更高的要求。采用低温共烧陶瓷(LTCC)技术,能显著减小TR组件体积,同时保证其电特性与可靠性,是当今TR组件研究的热门技术之一。本文针对X波段TR组件的技术要求,通过应用LTCC技术,设计并完成了一款体积小于同类产品的TR组件。本文首先介绍了有源相控阵雷达以及TR组件的一些基本知识,包括其发展史、基本原理、主要优点等,同时对本文要采用的MCM和LTCC等技术作了基本介绍,包括其分类、主要特点等,最后对本文的研究内容进行了介绍。在TR组件电路设计部分,本文对TR组件各部分(环行器、限幅器、高频开关、低噪声放大器、数控移相衰减器、功放等)的基本原理以及关键参数进行了研究和分析,并对开关电路进行了仿真。在前期仿真及实验部分,本文使用有限元分析软件ANSYS对TR组件的电路基板进行了温度仿真,为实际应用提供参考;随后进行了LTCC微带传输线损耗实验,对传输线产生损耗的原因进行分析,并在矢量网络分析仪等实验设备的帮助下,通过实际测试对LTCC微带传输线的损耗以及减小方法进行研究。上述仿真和实验结果为TR组件的实际电路设计提供了参照和依据。在TR组件设计及加工部分,本文首先对LTCC技术的工艺流程、材料特性、设计规范等基本概念进行了阐述,随后结合LTCC技术工艺,参考之前的仿真和实验结果,设计并完成了LTCC TR组件电路基板。在TR组件的测试部分,本文介绍了组件的装配情况并对组件的实际性能进行了测试,还对测试结果进行了分析,以及LTCC基板的改版。本文最后对上述工作进行了总结,并讨论了各部分工作中的不足之处。在附录中,本文对该TR组件的偏置和控制电路进行了分析和设计,针对该组件部分芯片对供电的要求,设计了直流变压电路、负压保护电路和单片机控制电路等模块,完成测试电路板的制作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 有源相控阵雷达技术
• 1.2 TR 组件基本原理
• 1.3 多芯片组件（MCM）技术
• 1.4 低温共烧陶瓷技术
• 1.5 国内外研究现状
• 1.6 本课题的研究内容
• 第二章 TR 组件电路系统研究
• 2.1 系统整体结构
• 2.2 系统各单元介绍
• 2.2.1 数控移相衰减单元
• 2.2.2 功率放大单元
• 2.2.3 接收单元
• 2.2.4 环行器单元
• 第三章 前期仿真及实验
• 3.1 LTCC TR 组件的温度仿真
• 3.1.1 TR 组件温度仿真的必要性
• 3.1.2 温度仿真的理论依据
• 3.1.3 有限元法及ANSYS 建模
• 3.1.4 温度仿真的建模思路
• 3.1.5 仿真模型及结果
• 3.1.6 温度仿真小结
• 3.2 LTCC 微带传输线损耗特性研究
• 3.2.1 损耗实验设计思路
• 3.2.2 实验分析
• 3.2.3 实验结果
• 3.2.4 总结
• 第四章 TR 组件设计及加工
• 4.1 LTCC 技术简介
• 4.1.1 引言
• 4.1.2 LTCC 技术的工艺流程
• 4.1.3 LTCC 原材料
• 4.1.4 LTCC 电路结构及设计规范
• 4.2 TR 组件基板设计思路
• 4.3 TR 组件设计图及加工
• 第五章 TR 组件测试及改版
• 5.1 装配、测试及分析
• 5.2 版图修改及加工
• 5.3 加工测试小结
• 总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录 TR 组件测试电路板制作
• 在学期间的研究成果