有源相控阵雷达t2fr组件研制

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1、第一章绪论1．1课题背景以及国内外研究现状1．1．1相控阵雷达T／P,组件的研究背景自20世纪30年代雷达问世以来，雷达技术在第二次世界大战中获得了高速发展，但是为适应地球卫星及弹道导弹的要求，相控阵雷达技术在60年代获得了很大发展【lH31。70年代，美国和欧洲等国研制出多种相控阵雷达，但是成本太高；80年代后，相控阵雷达才得到了迅速的发展；90年代以后，有源相控阵已成为相控阵雷达发展中的主流，大多雷达均采用了有源相控阵体制【4H6】。T／R组件的设计和制造是有源相控阵雷达的关键技术之一【1卜10J。微波器件的发展极大地推动了相控阵雷达T／R组件的发展。第一部由雷声公司制

2、造的有源固态相控阵雷达PavePaws，是采用分立元件或微波混合集成电路(HMIC)，早期的一般都是采用这种方法㈣；90年代以来，微波单片集成电路(MMIC)逐渐朝实用化方向发展，并开始在T／R组件上大量使用[12H15】，T／R组件的尺寸、重量、成本和可靠性得到很大提高。目前，含T／R组件数量最多的是战区高空区域防御系统中的X波段UOES有源相控阵，有25344个T／R组件，该阵面有72个子阵，每个子阵有352个T／R组件。由此可见，在一部有源相控阵雷达中，T／R组件的数量非常可观，它既完成接收功能又完成发射任务，还对天线进行相位扫描。因此，T／R组件是有源相控阵雷达的核

3、心部件之一，其性能、可靠性、研制成本将直接影响到系统的成败。1．1．2国内外研究现状目前，T／R组件的发展水平以美国最为先进。美国的战场高空区域防御系统(THHAD)的X波段地基相控阵雷达使用了25344个T瓜组件，以及其火炮定位系统(CDBRA)的C波段地基相控阵雷达，使用了2700个T／R组件，可以说有源阵就是用T／R组件堆砌起来的II酬。又如一部星载L波段有源阵用2～10万个组件，S或C波段地基相控阵战术雷达通常由几个面阵组成，每个也要1万量级的组件战术飞机预警机所用组件也达上万个。所以可以看出有源阵的实用化进程将主要电子科技大学硕士学位论文取决于T／R组件的性能和价

4、格目标的达到，这也是推动T／R组件向小型化、轻量化、宽带化、固态化和集成化发展的动力。国内在相控阵雷达T／R组件方面，90年代中期以来也取得很大进展【17】118】，由于国内MMIC技术还不很成熟，基本还是以混合微波集成电路(HMIC)为主。目前移相器、低噪声放大器、开关等，直至小功率的发射放大器，都可使用实现。高功率放大器主要由功率半导体器件，如硅双极型功率晶体管及砷化嫁的功率管组成混合微波集成电路实现【191。国内外对于T／R组件的研究一直没有停过，目前，国内在T／R组件主要以中电55所和38所最为先进，基本都是以基于MCM技术的LTCCT／R为主，但是在T／R组件的生

5、产方面，尤其是在成本控制上，国内与国外的同等产品相比仍然有相当大的差距。1．2有源相控阵雷达的简述1．2．1有源相控阵雷达的发展状况有源相控阵雷达天线阵面的每一个天线单元通道中均含有有源电路，对收发合一的相控阵天线来说，则是T／R组件。一个二维相位扫描的有源相控阵雷达的设备量是相当大的，成本也相当可观。尽管如此，在相控阵雷达发展过程中，最先研制成功并投入应用的却是有源相控阵雷达，这就是20世纪60年代美国研制的用于空间目标监视、跟踪与编目的大型相控阵雷达AN／FPS．85。采用固态功率放大器件作为发射机的有源相控阵雷达的例子，是美国为弹道导弹防御系统研制的早期预警相控阵AN

6、／FPS．115。该雷达是第一部二维相位扫描的固态相控阵雷达，它采用收发合一的相控阵雷达天线，其天线阵面因采用密度加权方式。在战术雷达中，有源相控阵雷达的问世较观察战略目标，如弹道和卫星的超远程相控阵雷达要晚。而大部分有源相控阵战术雷达主要是三坐标雷达，首先是方位机械扫描、仰角方向上相控扫描的一维相位扫描三坐标雷达。典型的应用例子有美国的GE．592等。20世纪80年代，中国南京电子技术研究所(NRI．ET)研制成功的第一部一维相位扫描三坐标雷达YLC．6也是固态有源相控阵雷达，它具有单脉冲测角的能力。为了进一步提高三坐标雷达的性能，二维相位扫描的三坐标雷达也陆续采用了相控

7、阵雷达天线与固态有源相控阵雷达天线的方案。目前，美国和欧洲一些国2第一章绪论家研制的机载雷达、弹道导弹防御雷达以及星载雷达均采用固态有源相控阵雷达天线，其主要原因与有源相控阵雷达的特点或优点有密切关系。1．2．2有源相控阵雷达的结构特点相控阵雷达与机械扫描雷达一样，分为发射分系统和接收分系统。发射分系统包括发射天线阵、发射馈电系统、发射信号产生及功率放大部分。接收分系统包括接收天线阵、接收机前端、接收波束形成网络、多路接收机、信号处理机及雷达终端设备14J。完成不同任务的相控阵雷达虽然有差别，但基本组成部分是一致的