C波段大功率T/R组件设计

发布时间：2021-11-27 15:05

　　T/R组件是固态有源相控阵雷达中实现信号接收和发射、波束电控扫描功能的核心组件,对有源相控阵雷达应用发展起到重要的推动作用。利用GaN功率器件制作T/R组件的功率放大器,能够使T/R组件的达到更大的输出功率;同时由于效率的优势,也降低了T/R组件在高功率输出情况下的散热系统设计的难度。本文研制了一种利用GaN功率器件实现的大功率T/R组件。基于应用的特点,在T/R组件典型框图的基础上,将组件设计工作细分为发射（T）组件设计、接收（R）组件设计、公共支路设计、整体结构工艺设计,开展了设计理论分析、仿真、器件选型和综合集成设计等工作,完成了组件电路设计、结构工艺设计。在发射支路的设计过程中,采用内匹配技术,利用ADS软件建模仿真,选择AB类放大器模式,解决了GaN管芯功率/效率匹配的问题,完成了输出级功率模块的设计研究工作。在结构工艺设计过程中,利用结构热仿真技术,对组件的机械和散热结构进行了一体化设计,利用水冷技术解决了组件的散热问题。实验测试结果表明,C波段大功率T/R组件发射功率≥206W以上,效率≥36.9%以上;接收增益约为24.6²5.2dB,噪声系数&l... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

Toshiba公司的30W实验室产品正面图

图 1-2Eudyna 公司 GaN HEMT 产品照片 AlGaN/GaN HEMT 材料生长与器件研制方面研究已开展多年，目前南京制的SiC衬底1mm栅宽AlGaN/GaN HEMT在X波段的输出功率也达到10器件也实现了 50V 甚至更高的工作电压，但大栅宽器件的连续波工作电压右，离 DAPAR 要求的 48V 比较遥远。由于工作电压的限制，一方面器件另一方面器件在高电场强度下有电流崩塌现象，输出功率不能随着工作电

图 2-1 典型 T/R 组件的原理框图发射支路由增益放大、移相器、衰减器、驱动放大、功率放大器等组成。在发射周期内，激励信号源发出的信号经过收发开关进入发射通道，先进行增益放大、数字移相，然后进行驱动放大、高功率放大，最后经双工器进入辐射单元，完成信号发射功能。接收支路由限幅器、低噪声放大器、增益放大、移相器、衰减器等组成。发射周期结束后 T/R 组件就处于接收状态，天线接收到的微弱信号经双工器至限幅器、低噪声放大器，再通过数字式移相器、收发开关到达接收机。移相器为天线扫描服务，在控制终端的调配下，各个 T/R 组件通过移相器按照一定规则改变各自的信号相位，同时控制空间合成后形成的波束方向，以实现波束扫描。收发开关是解决移相器收发共用的关键，用来控制收发支路之间的切换。双工器与天线辐射单元相连，一般采用开关装置或者环形器实现，两者各有利弊：开关装置具有较大的隔离度，但大功率开关的实现难度较大，控制电路更加复杂；环形器是无源

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ADS与HFSS的带状线功分器的设计与实现[J]. 马子余.  电子设计工程. 2011(20)
[2]T/ R 模块的发展现状及趋势[J]. 李静.  半导体情报. 1999(04)

硕士论文
[1]微波T/R组件设计[D]. 余旭明.南京理工大学 2006
[2]S波段高功率T/R组件的研究[D]. 王世辉.南京理工大学 2005



本文编号：3522528