CN105827259A - 一种高性能小型化c波段高度表tr组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高性能小型化C波段高度表TR组件，TR组件采用MMIC技术、LTCC技术和MCM技术集成设计；TR组件包括VCO、发射单元与接收单元，VCO产生4300±100MHz信号，经发射单元滤波、放大后送天线发射，同时VCO耦合部分信号作为本振与接收单元的接收端信号自混频，产生一个中频信号给信号处理单元处理。本发明采用MMIC技术、LTCC技术和MCM技术集成设计，较好地解决了在高度表系统中体积和重量的要求；通过上述方式，使得该TR组件体积小、可靠性强、重量轻。

Description

一种高性能小型化C波段高度表TR组件

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其是一种高性能小型化C波段高度表TR组件。

背景技术

电高度表是飞航导弹控制系统的重要组成部分，从导弹发射至击中目标，自始至终参与导弹的纵向控制。它是实现飞航导弹超低空“掠海”飞行的关键部件之一，其性能及可靠性直接影响导弹的成功率。随着飞航导弹技术发展，弹上电高度表除了高精度以外，小型化、轻量化、模块化设计是当今技术发展的大方向，以适应飞航导弹精确、快速、隐蔽、大射程的需要，达到“一表多用”的目的。

传统接收机TR组件采用电路板焊接部件，即每个电路模块的部件焊接在电路板上，再把电路板固定在外壳上。各个电路模块之间通过电线连接，信号通过SMA插座交换。这种结构简单直接，但扩展性能和单位空间封装密度较低，已经明显不适合人们对接收机多功能小型化的要求。目前微波接收机的小型化途径有两种，分别是高集成封装和高集成元器件，高集成封装分为有源电路和无源电路两种。因此，低温共烧陶瓷(LTCC)技术、微波毫米波单片集成电路(MMIC)、多芯片组件(MCM)、系统级封装(SOP)和微机电系统(MEMS)技术等高密度封装技术应运而生。其中LTCC技术以多层布线三维立体结构为特点，在高集成度、量产低成本、高性能方面具有非常显著的优势。LTCC技术的无源电路，MMIC技术的有源器件，并由两者结合组成的MCM和SOP等形式三维封装技术，成为实现微波、毫米波电路小型化的有效解决方案之一。

于是，如何在保证组件功能、性能的情况下让TR组件的体积重量更小、更轻是一个研究方向。低温共烧陶瓷(LTCC)技术、微波毫米波单片集成电路(MMIC)、多芯片组件(MCM)、系统级封装(SOP)技术等高密度封装技术让TR组件的体积大大减少。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种高性能小型化C波段高度表TR组件，采用无源电路集成LTCC技术、有源器件集成MMIC技术和MCM三维封装技术让TR组件体积更小，重量更轻。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一种高性能小型化C波段高度表TR组件，TR组件采用MMIC技术、LTCC技术和MCM技术集成设计；TR组件包括VCO、发射单元与接收单元，VCO产生4300±100MHz信号，经发射单元滤波、放大后送天线发射，同时VCO耦合部分信号作为本振与接收单元的接收端信号自混频，产生一个中频信号给信号处理单元处理。

进一步地，发射单元包括依次连接的固定衰减器、驱动放大器、耦合器、数控衰减器、滤波器、末级放大器和隔离器，中心频率为4300±10MHz、调频宽度为200MHz；带宽稳定度为±4MHz、输出功率Po＝20mW-200mW、杂波抑制比≥65dBc、二三次谐波抑制比≥40dBc、调谐电压范围2V≤Vt≤6V，调谐电压差不小于2V。

进一步地，接收单元包括依次连接的隔离器、带通滤波器、低噪声放大器、混频器、低通滤波器、变压器和低频放大器，寄生调幅≤30％、高低温环境下Fb信号幅度变化≤6dB、总噪声系数≤3dB、中频输出频率1KHz-100KHz、输入端的带通滤波器的通带范围4.3±0.08GHz。

本发明的有益效果：该TR组件采用MMIC技术、LTCC技术和MCM技术集成设计，较好地解决了在高度表系统中体积和重量的要求；通过上述方式，使得该TR组件体积小、可靠性强、重量轻。

附图说明

图1为本发明一种高性能小型化C波段高度表TR组件的原理框图；

图2为本发明一种高性能小型化C波段高度表TR组件的具体电路图；

图3为本发明一种高性能小型化C波段高度表TR组件的结构概貌图。

具体实施方式

本发明所列举的实施例，只是用于帮助理解本发明，不应理解为对本发明保护范围的限定，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明思想的前提下，还可以对本发明进行改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护的范围内。

图1为本发明一种高性能小型化C波段高度表TR组件的原理框图。该TR组件采用MMIC技术、LTCC技术和MCM技术集成设计；TR组件包括VCO1、发射单元2与接收单元3，VCO1采用高线性度VCO，线性度为12％，优于指标调频线性度≤20％的设计要求，VCO1产生4300±100MHz信号，经发射单元2滤波、放大后送天线发射，同时VCO1耦合部分信号作为本振与接收单元3的接收端信号自混频，产生一个中频信号给信号处理单元处理。

图2为本发明一种高性能小型化C波段高度表TR组件的具体电路图。发射单元2包括依次连接的固定衰减器、驱动放大器、耦合器、数控衰减器、滤波器、末级放大器和隔离器，接收单元3包括依次连接的隔离器、带通滤波器、低噪声放大器、混频器、低通滤波器、变压器和低频放大器。采用高增益和低噪声系数的驱动放大器做为射频前级放大，增益为25dB，噪声系数仅为1.5，满足小于3的设计要求。同时采用LTCC滤波器进行设计，满足所有带外抑制指标要求(4.3±0.3GHz处抑制度>10dB；4.3±0.7GHz处抑制度>30dB；4.3±2GHz处抑制度>50dB；10MHz～3.2GHz处抑制度>30dB；7GHz以上抑制度>30dB)。

图3为本发明一种高性能小型化C波段高度表TR组件的结构概貌图，根据设计原理，将小容值电容、电阻、电感等无源器件埋入LTCC陶瓷基板中，其它有源器件，如滤波器、低噪声放大器、混频器、驱动放大器等则MCM三维封装在陶瓷基板表面。TR组件体积112mm*34mm*12mm，重量80g。因LTCC可适应大电流及耐高温特性要求，具有良好的温度特性，如较小的热膨胀系数，较小的介电常数稳定系数，LTCC基板材料的热导率是有机叠层板的20倍，故可简化热设计，明显提高电路的寿命和可靠性。

本发明采用无源电路集成LTCC技术、有源器件集成MMIC技术和MCM三维封装技术让TR组件体积更小，重量更轻。

1、MMIC技术是把无源器件、微波有源器件、传输线和互连线一起制作在一块半导体基片上，构成具有完整功能的微波集成电路。采用深亚微米CMOS技术或GaAs工艺进行集成电路的设计和加工，具有小型紧凑、稳定性好、抗干扰能力强的特点，可大大降低TR组件的体积与重量。

2、LTCC技术在微波毫米波收发组件中，可在陶瓷基板内部实现电阻、电感、电容等元器件埋置，有效的提高了空间利用率。采用平行加工技术，多层结构的各层可以同时加工，便于自动化批量生产，极大的提高了生产效率和缩短了生产周期，降低生产成本。

3、MCM三维封装技术将裸芯片或多芯片模块(MCM)沿z轴层叠起来的方法，使系统的封装体积大大减小，大大缩短了总的互连长度，系统的寄生电容显著减小，从而使系统的总功耗降低30％左右，达到提高系统性能的目的。

Claims (3)

1.一种高性能小型化C波段高度表TR组件，其特征在于：所述TR组件采用MMIC技术、LTCC技术和MCM技术集成设计；所述TR组件包括VCO(1)、发射单元(2)与接收单元(3)，VCO(1)产生4300±100MHz信号，经发射单元(2)滤波、放大后送天线发射，同时VCO(1)耦合部分信号作为本振与接收单元(3)的接收端信号自混频，产生一个中频信号给信号处理单元处理。

2.根据权利要求1所述的高性能小型化C波段高度表TR组件，其特征在于：所述发射单元(2)包括依次连接的固定衰减器、驱动放大器、耦合器、数控衰减器、滤波器、末级放大器和隔离器，中心频率为4300±10MHz、调频宽度为200MHz；带宽稳定度为±4MHz、输出功率Po＝20mW-200mW、杂波抑制比≥65dBc、二三次谐波抑制比≥40dBc、调谐电压范围2V≤Vt≤6V，调谐电压差不小于2V。

3.根据权利要求1所述的高性能小型化C波段高度表TR组件，其特征在于：所述接收单元(3)包括依次连接的隔离器、带通滤波器、低噪声放大器、混频器、低通滤波器、变压器和低频放大器，寄生调幅≤30％、高低温环境下Fb信号幅度变化≤6dB、总噪声系数≤3dB、中频输出频率1KHz-100KHz、输入端的带通滤波器的通带范围4.3±0.08GHz。