典型的T/R模块
砷化镓微波单片集成电路技术,是实现每个天线单元所需的微波电路密度的关键技术。在期望的有源相控阵成本下,砷化镓微波单片集成电路半导体的批量生产,是实现有源相控阵性能优势的关键。典型的T/R模块如图所示。
下图是典型的T/R模块框图。每个模块包含一个发射通道和一个接收通道。发射通道由移相器、可变增益放大器或衰减器、激励放大器和功率放大器组成。功率放大器组可以由几个功率放大器组成,通常是2个或4个,这些功率放大器的输出功率合成后,可以获得辐射单元所需的输出功率。
典型的T/R模块框图
环形器用于发射和接收通道间的双向作用和隔离,防止波束扫描期间天线单元输入阻抗的变化,引起功率放大器的负载波动。接收通道由限制器、低噪声放大器、移相器和可变放大器或衰减器组成。该模块结构可以选择最佳的模块噪声系数、三阶截点和动态范围。
T/R模块通常也嵌入电压调节和数字控制电路。本地储量可用于维持发射脉冲现有的状态,满足上升时间要求。此外,串联稳压器可调节一部分或所有内部电压,使电源纹波和噪音减小到可控水平,满足日益严格的频谱纯度需求。
T/R模块重要参数
T/R模块需求源于相控阵天线需求,根据用途不同有显著差异。T/R模块通常有以下重要参数:
•工作频率和带宽
•输出功率
•功率附加效率
•杂散和谐波输出
•工作周期和脉冲特性
•接收噪声图
•接收增益和三阶交调
•振幅和相位的数值
•振幅和相位均方根误差
•平均故障间隔时间(MTBF)
•成本
系统用途决定了频率、带宽和输出功率。一种典型的X波段组件的额定输出功率为10瓦左右,采用了商用微波单片集成电路。通常低频段工作时功率大。功率附加效率是可以将有源相控阵基本功率需求和冷凝负荷降到最低的一个重要参数。取决于采用的技术,发射功率附加效率通常可以达到20到25%。
低噪声放大器微波单片集成电路在微波环境下的噪声系数一般在1-2dB范围内。加上损耗和其他影响,模块噪声系数通常在3-4dB范围内。模块在低副瓣工作时,需要进行更多数量的相位控制以减少振幅和相位均方根误差。
因为有源相控阵中有大量T/R模块,因此模块的制作费用对有源相控阵可购性而言非常重要。模块的制作费用随性能、设计复杂度、生产数量和其他因素的不同而有所不同。
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