CN104062636B - S波段16通道t/r组件片上系统集成设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种S波段16通道T/R组件片上系统集成设计方法。本发明采用了片上系统集成设计方法进行S波段16通道T/R组件设计，将T/R组件内部功能进行分块，并对部分功能进行整合，然后采用片上系统集成设计方法将这部分功能在同一个芯片上实现。使用这种方法进行组件设计，减少了器件数量，组件电路尺寸减小，重量减轻，同一电路大批量生产具有良好的一致性，同时由于器件数量减少使电路器件互连减少，提高了组件的可靠性。与采用分立器件进行组件设计相比较，采用片上系统集成设计方法的S波段T/R组件体积减小了50％，重量降低了60％。

Description

S波段16通道T/R组件片上系统集成设计方法
技术领域
本发明属于相控阵雷达中TR组件的设计方法技术，是一种S波段16通道T/R组件片上系统集成设计方法。
背景技术
随着雷达观测目标种类的增多，要求雷达测量的目标参数不断增加并提高雷达电子对抗能力及目标识别的能力，有源数字相控阵雷达（APAR）是目前雷达发展的重要方向，而T/R组件更是相控阵雷达核心部件。
为了提高雷达的整体性能，一部相控阵雷达包含了成千甚至上万个T/R组件，作为雷达的重要组成部分，T/R组件的体积、重量、性能、成本和可靠性直接决定了整个雷达的性能。受到以宽带、多功能有源相控阵雷达为核心的综合电子信息系统的需求牵引，T/R组件就承受更多的雷达功能。
由于功能复杂，所含电路较多，使用传统的分立器件方法进行电路设计，T/R组件的体积和重量都难以达到要求。而且由于需求量大，生产流程复杂，因而在设计、加工、生产、装配过程中很难保证一致性，所以T/R组件的性能一致性较差。在雷达集成度不断提高的要求下，T/R组件必然向着功率密度更大、工作带宽更宽、功能更复杂和更小型化的方向发展。本发明采用了片上系统集成设计方法进行S波段16通道T/R组件设计，将T/R组件内部功能进行分块，并对部分功能进行整合，然后采用片上系统集成设计方法将这部分功能在同一个芯片上实现。使用这种方法进行组件设计减少了器件的数量，使得组件电路尺寸减小，重量减轻，同一电路大批量生产具有良好的一致性，而且由于器件数量减少使电路器件互连减少，提高了组件的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种S波段16通道T/R组件片上系统集成设计方法。
实现本发明的技术解决方案为：该组件采用了二次变频方案作为总体设计思路，每个组件包括模拟通道，本振功分模块，电源模块和数字电路。模拟通道包括模拟通道模块及功放模块：模拟通道模块是整个T/R组件的核心部件，它由接收和发射两个通道组成。天线接收的射频微弱信号通过环形器、限幅放大、频率分选滤波器组、两次变频放大、中频滤波以及差分变换等电路输出具有一定幅度的差分中频信号送入后端AD；发射中频信号首先通过差分合成变换成单端信号，再通过中频滤波、两次变频放大、频率分选滤波器组、最后经功率放大、环形器，输出射频信号供给天线。模拟通道模块采用基于多功能封装芯片实现二次变频收发共用高度集成设计，将T/R组件内部功能进行分块，并对部分功能进行整合，然后采用片上系统集成设计方法将这部分功能在同一个芯片上实现。功放模块采用基于高密度微组装电路技术来实现片上系统集成设计，将三级功放电路集成在一块基板上，形成了高增益大功率集成放大模块。数字电路采用16层PCB板设计，所有模块集成在一个屏蔽盒内。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)由于电路尺寸减小，使得组件尺寸减小，组件的重量减轻，使得整个雷达设备的重量减轻，提高了各种平台的有效载荷；(2)同一电路大批量生产具有良好的一致性，减小了使用分立器件时为了达到一致性要求的调试工作量，在电路或组件进行互换时，几乎不用调整，降低了雷达设备的成本；(3)由于减少了分立元器件的数量，从而减少了电路内部互连，提高了组件以及雷达设备的整体可靠性。
附图说明
附图1为S波段16通道T/R组件片上系统集成设计方法原理电路图。
附图2为功放模块内部原理框图。
具体实施方式
模拟通道模块是整个T/R组件的核心部件，它由接收和发射两个通道组成。天线接收的射频微弱信号通过环形器、限幅放大、频率分选滤波器组、两次变频放大、中频滤波以及差分变换等电路输出具有一定幅度的差分中频信号送入后端AD；发射中频信号首先通过差分合成变换成单端信号，再通过中频滤波、两次变频放大、频率分选滤波器组、最后经功率放大、环形器，输出射频信号供给天线。
附图1为TR组件收发通道原理实现框图，将内部划分为几个集成子模块实现。前端模块只有环行器、限幅低噪放、功放模块及数控放大开关四个器件；混频模块由高频滤波器、声表滤波器、中频滤波器及2个混频开关放大器共5个器件实现。
组件采用二次变频的收发共用集成设计，变频部分共用混频器和滤波器，收发切换通过开关实现。图中方框内表示了3种集成封装器件，分别为数控开关放大器、一次混频开关双向放大器和二次混频开关双向放大器，是应用片上系统集成设计方法实现的多种功能的集成器件。分别实现了下行数控衰减及上行推动放大，一次混频放大，二次混频放大的功能。3种器件的尺寸分别为5mm×5mm×1.1mm，5mm×5mm×1.1mm，9mm×9mm×2mm。
功放模块采用基于高密度微组装电路技术来实现片上系统集成设计，将三级功放电路集成在一块基板上，形成了高增益大功率集成放大模块。在模块内部实现了高密度集成。把前级驱动，中间驱动及末级放大3级功率放大芯片全部集中在一个封装模块中，实现了前级驱动20dB增益，中间驱动级12dB增益，末级放大8dB增益，实现了单个集成功放模块功率输出达到40W以上，单个功放模块增益在40dB以上。功放模块内部原理框图如附图2所示。
单个功放模块尺寸为27mm×24mm×5mm，重量为30g。
S波段16通道T/R组件尺寸为825mm×115mm×38mm，重量为4kg。与采用分立器件进行组件设计相比较，采用片上系统集成设计方法的S波段T/R组件体积减小了50%，重量降低了60%。

Claims (1)

1.一种S波段16通道T/R组件片上系统集成设计方法，其特征在于：单个通道由数控开关放大器、一次混频开关双向放大器、二次混频开关双向放大器和高增益大功率集成功放模块组成，将T/R组件通道内部功能进行分块，并对部分功能进行整合，然后采用片上系统集成设计方法将这部分功能在同一个芯片上形成集成封装器件和集成模块，3种集成封装器件分别为数控开关放大器、一次混频开关双向放大器和二次混频开关双向放大器，集成模块是将三级功放电路集成在一块基板上，形成高增益大功率集成功放模块，通道实现了信号的接收和发射，天线接收的射频微弱信号通过数控开关放大器、一次混频开关双向放大器和二次混频开关双向放大器、中频滤波以及差分变换电路输出具有一定幅度的差分中频信号送入后端AD；发射中频信号首先通过差分合成变换成单端信号，再通过中频滤波、二次混频开关双向放大器、一次混频开关双向放大器和数控开关放大器、最后经功率放大、环形器，输出射频信号供给天线。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104362985A (zh) * 2014-11-18 2015-02-18 无锡科思电子科技有限公司 一种改进低噪声放大器结构的高精度tr组件
CN104362983A (zh) * 2014-11-18 2015-02-18 无锡科思电子科技有限公司 一种使用ne5532a放大器的tr组件
CN104485895B (zh) * 2014-11-18 2017-05-17 何莹 一种使用ca3140放大器的高精度tr组件
CN104833960A (zh) * 2015-04-30 2015-08-12 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种t/r器件
CN107896116A (zh) * 2016-09-30 2018-04-10 南京誉葆科技有限公司 一种数据链射频系统
CN112051551B (zh) * 2020-09-10 2024-01-02 上海无线电设备研究所 基于硅基三维集成的微小型雷达高频大功率有源子阵

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6784837B2 (en) * 2000-04-07 2004-08-31 Chief Controller, Research And Development Ministry Of Defence, Government Of India Transmit/receiver module for active phased array antenna
US8838042B2 (en) * 2010-05-21 2014-09-16 Marvell World Trade Ltd. RF front-end with integrated T/R switch
CN203233412U (zh) * 2013-05-20 2013-10-09 成都雷电微力科技有限公司 一种w波段收发组件

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