T/R組件是固態(tài)有源相控陣?yán)走_中實現(xiàn)信號接收和發(fā)射、波束電控掃描功能的核心組件,對有源相控陣?yán)走_應(yīng)用發(fā)展起到重要的推動作用。利用GaN功率器件制作T/R組件的功率放大器,能夠使T/R組件的達到更大的輸出功率;同時由于效率的優(yōu)勢,也降低了T/R組件在高功率輸出情況下的散熱系統(tǒng)設(shè)計的難度。本文研制了一種利用GaN功率器件實現(xiàn)的大功率T/R組件。基于應(yīng)用的特點,在T/R組件典型框圖的基礎(chǔ)上,將組件設(shè)計工作細(xì)分為發(fā)射（T）組件設(shè)計、接收（R）組件設(shè)計、公共支路設(shè)計、整體結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計,開展了設(shè)計理論分析、仿真、器件選型和綜合集成設(shè)計等工作,完成了組件電路設(shè)計、結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計。在發(fā)射支路的設(shè)計過程中,采用內(nèi)匹配技術(shù),利用ADS軟件建模仿真,選擇AB類放大器模式,解決了GaN管芯功率/效率匹配的問題,完成了輸出級功率模塊的設(shè)計研究工作。在結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計過程中,利用結(jié)構(gòu)熱仿真技術(shù),對組件的機械和散熱結(jié)構(gòu)進行了一體化設(shè)計,利用水冷技術(shù)解決了組件的散熱問題。實驗測試結(jié)果表明,C波段大功率T/R組件發(fā)射功率≥206W以上,效率≥36.9%以上;接收增益約為24.6²5.2dB,噪聲系數(shù)&l... 

【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Toshiba公司的30W實驗室產(chǎn)品正面圖

圖 1-2Eudyna 公司 GaN HEMT 產(chǎn)品照片 AlGaN/GaN HEMT 材料生長與器件研制方面研究已開展多年，目前南京制的SiC襯底1mm柵寬AlGaN/GaN HEMT在X波段的輸出功率也達到10器件也實現(xiàn)了 50V 甚至更高的工作電壓，但大柵寬器件的連續(xù)波工作電壓右，離 DAPAR 要求的 48V 比較遙遠(yuǎn)。由于工作電壓的限制，一方面器件另一方面器件在高電場強度下有電流崩塌現(xiàn)象，輸出功率不能隨著工作電

圖 2-1 典型 T/R 組件的原理框圖發(fā)射支路由增益放大、移相器、衰減器、驅(qū)動放大、功率放大器等組成。在發(fā)射周期內(nèi)，激勵信號源發(fā)出的信號經(jīng)過收發(fā)開關(guān)進入發(fā)射通道，先進行增益放大、數(shù)字移相，然后進行驅(qū)動放大、高功率放大，最后經(jīng)雙工器進入輻射單元，完成信號發(fā)射功能。接收支路由限幅器、低噪聲放大器、增益放大、移相器、衰減器等組成。發(fā)射周期結(jié)束后 T/R 組件就處于接收狀態(tài)，天線接收到的微弱信號經(jīng)雙工器至限幅器、低噪聲放大器，再通過數(shù)字式移相器、收發(fā)開關(guān)到達接收機。移相器為天線掃描服務(wù)，在控制終端的調(diào)配下，各個 T/R 組件通過移相器按照一定規(guī)則改變各自的信號相位，同時控制空間合成后形成的波束方向，以實現(xiàn)波束掃描。收發(fā)開關(guān)是解決移相器收發(fā)共用的關(guān)鍵，用來控制收發(fā)支路之間的切換。雙工器與天線輻射單元相連，一般采用開關(guān)裝置或者環(huán)形器實現(xiàn)，兩者各有利弊：開關(guān)裝置具有較大的隔離度，但大功率開關(guān)的實現(xiàn)難度較大，控制電路更加復(fù)雜；環(huán)形器是無源

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于ADS與HFSS的帶狀線功分器的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 馬子余.  電子設(shè)計工程. 2011(20)
[2]T/ R 模塊的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J]. 李靜.  半導(dǎo)體情報. 1999(04)

碩士論文
[1]微波T/R組件設(shè)計[D]. 余旭明.南京理工大學(xué) 2006
[2]S波段高功率T/R組件的研究[D]. 王世輝.南京理工大學(xué) 2005



本文編號：3522528