【摘要】：隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展,電子設(shè)備的小型化和輕量化逐漸成為主流。本文著眼于Ku波段下雷達接收機前端的小型化以及高密度集成設(shè)計。接收機的小型化和集成化有利于減小系統(tǒng)體積,提高芯片密度并縮短布線距離。對接收機系統(tǒng)而言,對其進行高密度集成能夠有效降低整體的質(zhì)量和體積,同時模塊化設(shè)計能夠提高設(shè)備通用性,降低維修的時間成本及費用成本。目前針對雷達進行的高密度集成設(shè)計主要集中于T/R組件,對多通道接收機的集成研究較少,而各個接收通道擁有相同的電路結(jié)構(gòu),具備高密度集成的潛力。在分析對比了多種高密度集成技術(shù)后,本文選擇了LTCC技術(shù)完成了多路接收機的集成。LTCC技術(shù)優(yōu)良的高頻特性及其在集成度方面的優(yōu)勢非常適用于工作在Ku波段的多路接收機的高密度集成。信號頻率上升到Ku波段對傳輸線和射頻器件的工作特性提出了嚴峻的要求。本文針對高頻下的高密度集成從電路結(jié)構(gòu)到傳輸線設(shè)計進行了深入的研究,解決了接收機小型化和傳輸線信號完整性的問題,達到了增益、噪聲系數(shù)以及1dB增益壓縮點等參數(shù)的指標要求。為保證接收通道在滿足既定指標的同時又能達到小型化的要求,本文從接收機的電路結(jié)構(gòu)著手,針對接收機級聯(lián)系統(tǒng)的各項指標通過數(shù)學分析的手段確定了影響系統(tǒng)指標的關(guān)鍵參數(shù),并據(jù)此為器件選擇提供了依據(jù)和參考。在分析和比較了多種接收機結(jié)構(gòu)之后,本文提出了適合進行高密度集成的50歐姆接收機系統(tǒng)并完成了器件的選取。通過對接收機進行數(shù)學模型的參數(shù)分析以及軟件仿真驗證,本文證實了該接收機結(jié)構(gòu)能夠達到系統(tǒng)指標的要求。確定接收機的具體結(jié)構(gòu)之后,本文完成了基于信號完整性的布局布線設(shè)計。為解決高頻傳輸線的信號完整性問題,針對LTCC工藝中所使用的微帶線和金絲鍵合線分別進行了分析和驗證。通過分析微帶線和金絲鍵合線的數(shù)學模型,本文確定了影響這兩者信號傳輸質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)并確定了微帶線的具體結(jié)構(gòu)。利用HFSS軟件,本文驗證了微帶線的信號傳輸質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上,在HFSS軟件中本文對金絲鍵合線的拱高、跨度以及線寬等參數(shù)進行了優(yōu)化設(shè)計。在完成版圖設(shè)計后本文通過Cadence-ADS的聯(lián)合仿真驗證了版圖各通路的信號完整性,并完成了包含互連線特性的接收機系統(tǒng)參數(shù)仿真驗證。最終本文完成了多通道接收機的加工和測試,測試結(jié)果表明經(jīng)過以上方法設(shè)計的多通道接收系統(tǒng)其參數(shù)達到了設(shè)計目標的要求。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN957.5
【圖文】：

第一章 緒論用 102 層，其中 39 層用于信號傳輸。世紀初，美國 Ericsson Microwave Systems 公司就針對有源相控陣雷發(fā)展制作了一個展示性的項目 GENA，并且著重研究了 MMIC 技術(shù)項目研制出一款 S 波段的有源相控陣雷達，其大部分功能集成了各段 MCM 接收模塊實現(xiàn)，如圖 1.1[11]所示。該模塊集成了 3 片 0.2μm MMIC 芯片，其尺寸為 40mm×46mm。此外，Ericsson Microwave S計了一款 X 波段的 MCM 接收模塊，尺寸僅為 25mm×39mm。

3.5.2 ADS 電路仿真驗證了更進一步證實所選器件的參數(shù)指標能夠達到項目要求，在射頻電路仿中我們建立了系統(tǒng)的射頻鏈路模型。進設(shè)計系統(tǒng)（ADS）是世界領(lǐng)先的針對射頻，微波以及高速數(shù)字應(yīng)用的計軟件。其用戶界面強大而易于使用。ADS 已經(jīng)成為最具創(chuàng)新的先驅(qū)將技術(shù)應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域的典范。其旗下產(chǎn)品諸如各類參數(shù)分析工具，3具得到無線通訊網(wǎng)絡(luò)以及空間防御領(lǐng)域中佼佼者的廣泛使用。在微波存術(shù)，LTE，衛(wèi)星和雷達等相關(guān)領(lǐng)域中，ADS 在集成化的平臺上提供了完庫以及電路-電磁聯(lián)合仿真手段以完成設(shè)計和驗證。其功能的完整性以平臺的多種接口為電路設(shè)計人員提供了極為便利的手段。文基于器件手冊提供的信息通過 ADS 內(nèi)預(yù)先定義的器件模型建立了初并完成了功能性驗證。后通過和 Cadence 軟件協(xié)同仿真完成了版圖提取于混頻器輸出兩路正交信號，其信號在原理層面本質(zhì)一樣，所以在系統(tǒng)個 3 端口的混頻器來模擬，如圖 3.14 所示。

27其模型如圖 3.15 所示圖3.15 負載設(shè)置說明Num 是節(jié)點編號，此編號在 S 參數(shù)分析中代表系統(tǒng)的節(jié)點。由于射頻信號的輸入節(jié)點是整個系統(tǒng)的輸入節(jié)點，因此將其編號設(shè)為 1。Z=50Ohm 代表此單音功率源的輸出阻抗是 50 歐姆。P=dbmtow(RFpwr)設(shè)置了輸入功率的大小，單位是 dBm，其值就是 VAR 控件中設(shè)定的 RFpwr 的值。Freq=RFfreq GHz 規(guī)定了輸入的單音信號頻率是 RFfreq 變量所代表的數(shù)值，單位是 GHz。第一級電路是低噪聲放大器，根據(jù)它的器件手冊可以得到其相關(guān)參數(shù)的數(shù)值。其反向隔離度的變化情況如圖 3.16 所示圖3.16 反向隔離

【參考文獻】

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1 樊會濤;閆俊;;相控陣制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J];航空學報;2015年09期

2 李國柱;;航空電子系統(tǒng)的發(fā)展動向與分析[J];艦船電子工程;2014年09期

3 王慶偉;趙影;鄒林林;;初級教練機綜合航電系統(tǒng)發(fā)展趨勢[J];教練機;2013年03期

4 張麗華;張金利;;LTCC工藝技術(shù)研究[J];半導(dǎo)體技術(shù);2010年08期

5 覃榮震;劉穎力;燕文琴;張懷武;;片式抗EMI低通濾波器的LTCC工藝研究[J];壓電與聲光;2009年01期

6 何中偉;;LTCC工藝技術(shù)的重點發(fā)展與應(yīng)用[J];集成電路通訊;2008年02期

7 楊桂杰,楊銀堂,李躍進;多芯片組件熱分析技術(shù)研究[J];微電子學與計算機;2003年07期

8 汪桂華;未來十年綜合航電系統(tǒng)的發(fā)展趨向[J];電訊技術(shù);2002年06期

9 陳雋永,徐繼麟;超寬帶雷達接收機的設(shè)計[J];電子科技大學學報;2000年05期

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1 蘆耀;多芯片組件的信號完整性研究與互連設(shè)計[D];西安電子科技大學;2014年

2 王雷;有源相控陣雷達多通道接收系統(tǒng)設(shè)計[D];南京理工大學;2013年

3 肖鵬;SAR抗壓制性干擾方法研究[D];南昌航空大學;2013年

4 卿晨;微波LTCC建模關(guān)鍵技術(shù)[D];電子科技大學;2013年

5 翟克園;基于多芯片組裝的Ka波段相控陣接收組件的研究[D];南京理工大學;2013年

6 葉普合;Ka波段LTCC小型化多通道接收模塊[D];電子科技大學;2012年

7 范海濤;LTCC無源元件建模技術(shù)研究[D];電子科技大學;2011年

8 陳鵬;LTCC雷達接收機前端設(shè)計與實現(xiàn)[D];中國工程物理研究院;2008年

9 曾勇;LTCC微波組件集成技術(shù)研究[D];電子科技大學;2007年

本文編號：2800252