毫米波TR组件演示幻灯片.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,毫米波,T/R,组件,1,主要内容,绪论,方案选择,组件的无源电路设计,组件的有源电路设计,腔体结构的设计,组件的测试与结果分析,结论,2,T/R,组件的概念,相控阵雷达中的收发系统；,包括固态功率放大器、驱动放大器、开关、移相器、限幅器和低噪声放大器等部分；,相控阵雷达基础,T/R,组件、,固态源和相控阵天线；,T/R,组件内部构成因雷达体制的不同而异；,T/R,组件,能完成频率变换、大功率发射、低噪声接收和通道转换等功能的模块。,3,T/R,组件国内外动态,国外发展动态,MMIC,日本的,Higashi-Koigakubo,，等人设计了适用于自动雷达系统的,77GHz,的,T/R,组件，包含一个采用,0.15m PHMET,管工艺制造的,MMIC,低噪声放大器、,0.1m PHMET,管工艺制作的,VCO,（输出功率,6dBm,，调谐带宽,200MHz,）、一个高功率放大器（在,76.5 GHz,处的增益为,13dB,，饱和功率,14dBm,）、一个本振缓冲放大器、一个单平衡混频器以及一个天线贴片单元。,CMOS,Christina,等人采用,0.25m,的,CMOS,工艺制作的,5.25GHz,的射频前端，包括一个差损为,2.65dB,的开关，噪声系数为,2.9dB,的低噪声放大器，和输出,P,1dB,为,15dBm,的功放。,MCM,NEC,公司制作了,72GHz,的,LTCC,自差式的收发系统，发射模块的输出,P,1dB,压缩点的功率为,6.6dBm,，输出信号经,WR-15,波导耦合至天线；接收模块采用自差式混频器，避免了本振相位噪声的影响。,4,T/R,组件国内外动态,国内发展动态,HMIC,（混合集成）,中电,16,所陈荣飞等人研制的一种毫米波小型化收发前端，其具有输出功率大,(287mW),，开关响应速度快,(3ns),，噪声小,(32dB),，体积小重量轻等特点,在雷达、通讯等领域有广阔的应用前景。,LTCC,电子科大的夏磊、潘光胜等人研制的,LTCC,双通道低噪声接收前端取得了较满意的结果，两通道的增益大于,25dB,，噪声系数,45dBc,发射输出功率,500mW,和差通道隔离度,40dB,和差通道转换时间,10dBm,噪声系数,25dB,收发,TTL,电平（,TTL1,）,置“,1”,本振,倍频,输入频率,C,频段,输入功率,2dBm,倍频次数为,8,其他,中频输入输出端口采用,SMA,接头,发射端口接标准,BJ320,波导,接口与电路平面垂直且位置固定,功耗,25W,外形尺寸,105.8mm88.7mm20mm,气密性良好,7,使用背景,成对使用在车载雷达中；,以单脉冲和差体制工作；,采用纯粹的等信号法原理测角测距；,与天线和其他信号处理系统一起协同完成目标的跟踪、定位与识别。,8,基本工作原理,传统平面振幅和差单脉冲雷达原理,9,本项目使用纯粹的等信号法测角原理工作,10,发射和差通道快速切换,(40dB),的实现。,功率放大器的稳定性问题。,发射通路杂散抑制度的要求,(45dBc),。,收发通路之间的隔离度要求,(40dB),。,系统功耗问题,(27dB,，满足输,出功率的要求,。,部件增益：总增益预算：,Budget_Index PO2(format=delta_in_db)Budget_Index Bm(PO2(format=cum),FD1 FD1,HMC329 -9.512489 HMC329 -9.512489,BPF -3.702709 BPF -13.215198,HMC263 20.130419 HMC263 6.915221,SPDT -1.517311 SPDT 5.397910,AMMC-5040 17.633958 AMMC-5040 23.031868,TGA1141-EPU 9.654422 TGA1141-EPU 32.686290,SPDT -1.500000 SPDT 31.186290,过渡,-0.50000,过渡,30.686290,17,中频输入频率,2-3GHz,，,输入功率为,0dBm,的总增益预算,18,中频输入功率,-0.5-10dBm,，输入频率为,2.5GHz,时的总增益预算,19,发射支路的杂散分析,假设：,混频器后没有滤波器，而是直接连到,HMC263,。,除有用毫米波信号外，所有其他交调产物均为小信号，得到级联放大器的线性放大，而有用信号在,30dBm,时就已经饱和。,中频输入功率,0dBm,，本振输入功率为典型值,13dBm,。,参考,HMC329,做下变频的杂散表可以初步得到：,HMC329,做上变频时：,LO-RF,的隔离度,40dB,三,阶交调产物自身抑制,40dB,n,阶交调,（,n3,）,产物自身抑制,20dB,20,滤波器指标：,通带带宽,500MHz,，本振频率衰减,4,8dB,，上边带衰减,65dB,，其他高,阶交调产物能获得至少,45d,B,的衰减。,21,外差式高中频方案,接收通路的方案选择,22,LNAALH369(Northrop),，,NF20dB,，,24-40GHz,。,MIXERAM038S1-00(Alpha),，,典型变频损耗,6.5dB,，,33-43GHz,。,中频放大器,ERA-5(Mini),，,NF4.3dB,，增益,20dB,，,DC-4GHz,。,SPDTTGS4302-EPU(TriQuint),，差损,1dB,，切换速度,10dBm,。,接收支路输出,1dB,压缩点分析,25,滤波器指标,中心频率,f,0,（,34-38GHz,某频点），带宽,500MHz,，在,f,0,1.5GHz,外,衰减大于,45dB,，通带插损,45dBc,48,和,-250MHz27.58dBm45dBc,和,-125MHz27.20dBm45dBc,和,0MHz27.05dBm45dBc,和,+125MHz27.17dBm45dBc,和,+250MHz26.96dBm37dBc,49,（二）发射和差通路隔离度的测试,测试原理图,结论：,在断电的情况下，驱动放大器、功率放大器失去放大的作用，成为了衰,减器，测试的结果显示两通道均达到大于,40dB,的隔离度要求。,50,接收支路的测试,（一）噪声系数及增益测试,测试原理图,51,测试系统包括：,1,）本振信号源：,Agilent E8257D,（频率范围：,250kHz,40GHz,）。,2,）噪声系数分析仪：,Agilent N8975A NFA,系列。,3,）噪声头,N4002A(10MHz-26.5GHz),；噪声头,R347B(26.5-40GHz),。,4,）直流供电及,TTL,电平：直接从直流稳压电源获得。,52,测试结果,：,结论：,在,f,IF0,250MHz,内噪声系数,25dB,，满足要求。,53,（二）收发隔离度的测试,结论：,测得的中频功率均小于,-15dBm,，满足和差隔离,40dB,的要求。,测试原理图,54,测试结果分析,从测试结果可以看出，系统发射通路输出功率,1W,、杂散抑制度,37dB,、和差发射通路的隔离度,40dB,；接收通路增益,25dB,、收发隔离度,40dB,，噪声系数,6dB,，达到指标要求。和差转换时间由于缺乏相关设备没有测试，但组件装配在整机上后，和差转换速度满足使用要求。,55,