S波段四通道小型化数字T_R组件设计与实现_付德龙 (1).pdf

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1、微波学报2014年6月S波段四通道小型化数字T/R组件设计与实现付德龙刘登宝张岳华胡啸(南京电子技术研究所，南京210039)摘要：数字T/R组件是数字阵列雷达系统的核心模块之一，系统要求高性能的同时实现小型化和轻型化。本文研究并实现了一种S波段四通道T/R组件。该T/R组件采用收发均数字化的体制；发射通道功放模块基于第三代半导体技术—GaN。采用集成化设计方法，T/R组件具有工作带宽宽，输出功率大，通用性强，小型化和轻型化等优点。关键词：数字T/R组件；小型化；氮化镓；S波段DesignandImplementofa4-ChannelCompactDigitalT/RModuleatSB

2、andFUDe-long,LIUDeng-bao,ZHANGYue-hua(NanjingResearchInstituteofElectronicTechnology,Nanjing210039,China)Abstract:RequirementsforT/Rmodule,oneofthecoremodulesindigitalarrayradar,areincreasing.Notonlybetterperformancesbutalsocompactersize,andlighterweightareallneeded.A4-ChannelT/Rmoduleats-bandispr

3、esentedinthepaper.ThedigitizationbothinreceiverandtransmitterisadoptedintheT/Rmodule.Thepoweramplifierofthetransmitterusesthethirdgenerationsemiconductortechnology“GaN”.Usingtheintegrateddesignmethod,theT/Rmodulehastheadvantagesofwidebandwidth,hightransmitpower,wideuniversality,compactsizeandlight

4、weight.Keywords：DigitalT/RModule;Compact;GaN;Sband引言达威力；最后考虑到应用平台的限制，T/R组件要尽可能做到小型化、轻型化。在民用领域如移动通信领域，数字化早已显本文研究了一种新型四通道数字T/R组件。示出巨大的优势和广阔和应用前景。随着新型半该组件采用收发全数字化的体制，工作于S波段，导体技术、高集成度多功能芯片、新型材料、先工作带宽高达800MHz，采用了基于第三代半导进的集成和封装技术等方面的进步，高速高分辨体技术（GaN）和微组装技术的功放模块，在800M率模数转换器（ADC）、直接数字频率合成器工作带宽内输出功率均高达80W以上

5、。同时，（DDS）和高速大容量可编程器件FPGA取得了T/R组件采用了集成化设计方法，在达到高性能快速发展，这为数字化在军工领域的应用创造了的同时实现了T/R组件的小型化和轻型化。与传条件。近些年来，数字化雷达已逐步进入工程实统S波段四通道T/R组件相比，该T/R组件不但现阶段。作为数字化雷达的核心组成之一，数字性能大幅提高，体积重量均接近减半，满足新一T/R组件发射通道不再需要传统模拟T/R组件中代数字阵列雷达系统对T/R组件的要求。的移相器，接收通道直接将雷达回波转成数字信号，预处理后下传给后端设备进行数字波束合成1T/R组件集成化设计（DBF）。这给相控阵雷达带来了更大的优势：幅传统

6、模拟T/R组件一般采用模块化设计思相控制精度高、瞬时动态范围大、空间自由度高、路，组件内含众多模块。模块越多，模块之间的波束形成灵活、扫描速度快、阵面模拟馈网数量信号传输就越复杂，连接电缆、模块安装要求所[1]减小等。因此数字T/R组件已成为国内外各相需的结构件等就越多，因而传统模拟T/R组件的[2]-[4]关单位的研究热点。体积和重量就很难设计得很小。要满足系统对国外武器装备的迅速发展，对我国雷达的性T/R组件小型化的设计要求，T/R组件必须采取能提出了严峻的挑战，因此对T/R组件也提出了集成化设计方法，减小组成组件的模块数及互联，更高要求。首先，T/R组件要采用收发全数字化减小T/R组

7、件的层数，尽可能提高T/R组件每个体制以适应雷达灵活、多功能的要求；其次，T/R模块的集成度，从而减小T/R组件的体积和重量。组件工作带宽要宽，发射输出功率要大以提高雷根据T/R组件功能，将T/R组件分割成射频前端、数字通道和综合板三大高度集成的功能模收稿日期：2014-05-17169微波学报2014年6月块，如图1所示。T/R组件由一个4单元数字通报警如过温等。道，1块综合板，4个射频前端组成。T/R组件结构设计也采