毫米波宽带收发组件技术研究

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毫米波宽带收发组件是毫米波宽带电子对抗系统的重要组成部分,本文的工作主要围绕毫米波宽带集成固态收发前端及其关键部件的研究展开。基于时分信道化理论,采用微波、毫米波混合集成电路技术实现Ka全频段发射和多通道接收组件在国内是一项全新的技术挑战。本文采用时分信道化技术实现一个发射通道、四个测向接收通道和一个测频接收通道多通道收发组件,其中五个接收通道完成空间各方位角接收、幅度比较和测频的功能,发射通道完成将微波信号上变频到Ka全频段发射的功能。本文针对时分收发技术在微波毫米波应用中所遇到的关健问题展开研究,取得了一些有益的结论。主要研究工作体现在以下几个方面:首先,采用新型三线耦合宽带滤波器,解决了滤波组件在宽带工作时由于腔体谐振和波导模式使滤波器抑制度急剧恶化的问题,同时结合传统E面鳍线波导滤波器插入损耗低、抑制度高的特点,研制出低损耗、高抑度的Ka全频段双通道镜频抑制滤波组件和Ka全频段四通道滤波组件;其次,基于阻抗匹配理论,本文提出了空气微带互联结构,采用空气微带互联技术和组件模块化技术解决组件太大芯片不能安装的问题,同时保证了系统的可靠性,实现Ka全频段的发射与接收。然后以PIN管等效电路为基础,详细分析了在PIN导通时的开关特性,并且将PIN管开关用作衰减器,在未显著恶化接收系统噪声系数的前题下,极大的拓展了接收通道的动态范围;最后结合波导激励理论,详细分析了可实现Ka全频段波导到微带过渡的几种结构,结合现有工艺,设计并加工了适合Ka全频段射频输入/输出端口;测试结果表明:组件发射功率大于56mW;测频通道小信号增益大于30.7dB,噪声系数小于6.2.dB,大信号增益大于0.7dB,镜频抑制度大于42dB;测向通道小信号增益均大于30.8dB,噪声系数小于5.6dB,大信号增益大于0.8dB;邻近接收通道隔离度大于50dB。满足设计指标要求。
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