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摘 要：本文介绍了一种相控阵雷达中Ku波段宽带四通道大功率收发组件，组件综合应用了微波多芯片级联技术和LTCC多层数模混合电路基板技术，通过设计软件进行了射频链路和组件腔体的建模和仿真，本设计可解决Ku波段有源相控阵雷达在天基、空基等应用场合存在体积、重量、功率和馈电等方面的技术要求。
关键词：Ku波段;多芯片组件技术;LTCC多层基板
一、引言
伴随当前雷达系统高精度和小型化的迫切需求，收发组件作为有源相控阵雷达的关键技术之一愈加受到重视，收发组件的技术水平直接影响到相控阵雷达的工作性能，本设计实现了一种基于LTCC 多层板技术的宽带四通道收发组件，具有高功率、高密度和小型化的特点[1]。
二、收发组件原理和结构
本设计中的收发组件具有发射（T）和接收（R）两个主要功能，其中包括了发射通道、接收通道、电源调制驱动控制以及组件接口（含射频输入输出、低频连接器）等。发射通道完成射频激励信号的放大和调相后输出至馈线网络;接收通道将天线接收的回波信号放大，收发组件结构由4 个收发通道和一个1：4 网络组合而成。为实现组件小型化，输入输出接口全部采用SMP 盲插型射频连接器。
三、组件仿真分析与设计实现
组件的微波和数字电路主要是基于多层LTCC 基板（共12层）来完成，第1 层为微带线传输电路和表贴元器件，第4层设置了大面积的微波地层，第5层及以下为控制信号、电源和地层，层间用金属填充孔实现信号之间的互连和地孔连通。
电路中的热耗较大的微波类放大器芯片通过基板挖腔再由钼铜载体到地，满足射频接地的同时又能实现充分散热，其余低功耗微波芯片、电源及控制芯片采用环氧导电胶粘接法使其与LTCC 基板可靠连接，收发组件的平面电信号与射频信号传输以及低频互联都通过金丝键合线实现[2]。
组件设计中通过ADS仿真平台建立收发全链路的S参数仿真模型，其中多功能芯片、低噪放大器、发射驱动放大器、末级放大器等MMIC器件以及环形隔离器通过二端口S参数模型带入，模型加载的S2P文件由各单立器件实测采集得到[3]。
如图1 所示，模型中分立器件主要通过两种不同板材上的微带线来传输互连，分别是RT5880 单层介质板和FERRO A6 的LTCC的多层板。图2、3 分别是通道接收增益和端口驻波的仿真曲线。
图4 的发射链路模型与接收链路的模型设置基本类似，实际工作时，发射为饱和功率输出，因此模型中驱放和末级中所加载的单片数据为压缩后的饱和增益。
如图5可知，仿真的发射压缩增益曲线满足组件在工作频带内保證输出功率的起伏。
设计中对收发组件的腔体结构进行了建模仿真，避免腔体的第一谐振频频率落在组件的工作频带内，同时保证在热耗严重的区域不能有高强度的电磁场分布。通过HFSS仿真软件进行腔体和基板建模，当腔体内加了介质板后，其谐振特性会发生改变。可以通过对计算条件的简化计算出谐振频率。品质因子Q定义为：
从Q值的定义可以看出，Q值越低，振荡衰减越快。可以推理，当Q值达到一个较低的值，腔体的谐振特性对谐振频率点的电性能影响较小，模型和仿真结果如图6、7所示，结果满足实际工作环境需求，部分Q值突出频点可通过吸波材料进行吸收抑制。
四、结论
本设计介绍的宽带收发组件运用多芯片级联技术和多层LTCC 基板混合使用技术突破了高增益发射链路稳定性、时序安全性设计、通道幅相一致性等关键技术，从仿真结果得出，满足相控阵雷达对宽带多通道收发组件的设计要求。
参考文献：
[1]李畅游，王勇.基于LTCC多层基板技术的宽带T/R组件设计[J].舰船电子对抗，2012，35（6）：96-98.
[2]严伟，符鹏，洪伟.LTCC 微波多芯片组件中键合互连的微波特性[J].微波学报，2003，19（3）：30-34.
[3]柯林RE. 微波工程基础[M].北京：人民邮电出版， 1981.（Collin R E. Microwave Engineering Foundation[M].Beijing：Posts & Telecom Press， 1981.），
作者简介：
金来福（1989-12-），男，汉族， 安徽桐城人，研究生，中国电子科技集团公司第三十八研究所，工程师，研究方向：微波毫米波电路。
关键词：Ku波段;多芯片组件技术;LTCC多层基板
一、引言
伴随当前雷达系统高精度和小型化的迫切需求，收发组件作为有源相控阵雷达的关键技术之一愈加受到重视，收发组件的技术水平直接影响到相控阵雷达的工作性能，本设计实现了一种基于LTCC 多层板技术的宽带四通道收发组件，具有高功率、高密度和小型化的特点[1]。
二、收发组件原理和结构
本设计中的收发组件具有发射（T）和接收（R）两个主要功能，其中包括了发射通道、接收通道、电源调制驱动控制以及组件接口（含射频输入输出、低频连接器）等。发射通道完成射频激励信号的放大和调相后输出至馈线网络;接收通道将天线接收的回波信号放大，收发组件结构由4 个收发通道和一个1：4 网络组合而成。为实现组件小型化，输入输出接口全部采用SMP 盲插型射频连接器。
三、组件仿真分析与设计实现
组件的微波和数字电路主要是基于多层LTCC 基板（共12层）来完成，第1 层为微带线传输电路和表贴元器件，第4层设置了大面积的微波地层，第5层及以下为控制信号、电源和地层，层间用金属填充孔实现信号之间的互连和地孔连通。
电路中的热耗较大的微波类放大器芯片通过基板挖腔再由钼铜载体到地，满足射频接地的同时又能实现充分散热，其余低功耗微波芯片、电源及控制芯片采用环氧导电胶粘接法使其与LTCC 基板可靠连接，收发组件的平面电信号与射频信号传输以及低频互联都通过金丝键合线实现[2]。
组件设计中通过ADS仿真平台建立收发全链路的S参数仿真模型，其中多功能芯片、低噪放大器、发射驱动放大器、末级放大器等MMIC器件以及环形隔离器通过二端口S参数模型带入，模型加载的S2P文件由各单立器件实测采集得到[3]。
如图1 所示，模型中分立器件主要通过两种不同板材上的微带线来传输互连，分别是RT5880 单层介质板和FERRO A6 的LTCC的多层板。图2、3 分别是通道接收增益和端口驻波的仿真曲线。
图4 的发射链路模型与接收链路的模型设置基本类似，实际工作时，发射为饱和功率输出，因此模型中驱放和末级中所加载的单片数据为压缩后的饱和增益。
如图5可知，仿真的发射压缩增益曲线满足组件在工作频带内保證输出功率的起伏。
设计中对收发组件的腔体结构进行了建模仿真，避免腔体的第一谐振频频率落在组件的工作频带内，同时保证在热耗严重的区域不能有高强度的电磁场分布。通过HFSS仿真软件进行腔体和基板建模，当腔体内加了介质板后，其谐振特性会发生改变。可以通过对计算条件的简化计算出谐振频率。品质因子Q定义为：
从Q值的定义可以看出，Q值越低，振荡衰减越快。可以推理，当Q值达到一个较低的值，腔体的谐振特性对谐振频率点的电性能影响较小，模型和仿真结果如图6、7所示，结果满足实际工作环境需求，部分Q值突出频点可通过吸波材料进行吸收抑制。
四、结论
本设计介绍的宽带收发组件运用多芯片级联技术和多层LTCC 基板混合使用技术突破了高增益发射链路稳定性、时序安全性设计、通道幅相一致性等关键技术，从仿真结果得出，满足相控阵雷达对宽带多通道收发组件的设计要求。
参考文献：
[1]李畅游，王勇.基于LTCC多层基板技术的宽带T/R组件设计[J].舰船电子对抗，2012，35（6）：96-98.
[2]严伟，符鹏，洪伟.LTCC 微波多芯片组件中键合互连的微波特性[J].微波学报，2003，19（3）：30-34.
[3]柯林RE. 微波工程基础[M].北京：人民邮电出版， 1981.（Collin R E. Microwave Engineering Foundation[M].Beijing：Posts & Telecom Press， 1981.），
作者简介：
金来福（1989-12-），男，汉族， 安徽桐城人，研究生，中国电子科技集团公司第三十八研究所，工程师，研究方向：微波毫米波电路。