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【摘要】：L波段双通道TR组件设计具有较高的技术难度，本次研究主要是针对有源相控阵雷达上的TR组件技术进行分析，并对其中的一些技术关键点进行了阐述，还对幅相一致性以及电磁兼容等方面进行了探讨。
【关键词】：TR组件;设计;L波段;双通道
随着信息科技技术的发展，现代化的作战平台面临着越来越多的威胁，尤其是各种计算机设施的普及，使得现代作战平台所受到的电磁干扰越来越大，而且在作战平台中，导航、雷达等现代设备的应用也越来越多，这些电子设备严重地占据着资源和空间，使得平台的作战能力下降。从工作原理来看，雷达、通信以及导航等系统的工作原理大致是相同的，一些子系统的设置有很多相似的地方，而在当前技术条件下实现导航通信雷达一体化设计的主要优势就在于能够显著地提高通信过程中的保密性和抗干扰的能力，而且还能够极大地提高电子设备的利用率，在导航通信雷达一体化设计的过程中，对L波段TR組件的设计是一个关键性的工作，从目前的技术特点来看，L波段TR组件的设计已经实现了集成化、小型化的设计，使得组件的性能进一步提升。
从结构上来看，TR组件主要是由电源、射频电路以及控制电路等三个方面组成的，其原理图可以见下图一所示。在该结构之中，射频电路主要是进行回波信号的低噪声放大以及发射信号的放大等作用，而在控制电路结构中则是对射频电路中的数控衰减器、收发开关等提供信号服务，图片右下方的电源部分则是为整个组件提供直流电信号。在该组件的结构中，发射通道和接收通道是可以充分地利用环形器公用天线的单元的，那么就可以充分地实现开关替换以及双工器的功能，限幅器的存在主要是防止低噪放在发射态或者大功率激励信号进入时所导致的元件损伤，雷达在正常工作中一般是不会发生大功率的发射情况的，一般而言，当出现大功率的发射情况主要是由以下几种情况构成的，其一，发射过程中出现了发射通道信号泄露的情况，其二，无线端口在失配情况下出现了大功率信号的反射等等。在该结构中，LNA决定着系统的噪声系数，在设计的过程中，为了提高TR组件的灵敏度，工作人员可以将LNA、PA等结构靠近天线，这样可以减少在线路传输过程中的损耗。
图一：组件电路示意图
L波段双通道TR组件主要是由功能部分、控制部分、模拟电路、射频部分等内容构成，在发射的状态下，收发开关是处于发射态的，信号由前端的电路进入组件之中，经过数控移相器的作用，利用L波段进行激励信号的功率分配，两路的发射信号分别进入到前级驱放和后级的放大器中，经环形器通过电线将其发射到空间之中。在接收的状态中，首先应当使得收发开关处于接收状态之中，两路的接收信号应当从天线分别进入环形器后由L波段合成变成一路信号，再经过一系列的作用将其进入到后端处理电路之中。但是在设计的过程中，为了防止组件发射的功率过大而导致对元件的损害，L波段滤波器对信号进行滤波处理，使得组件信号带外的抑制度进一步提升，在具体实践的过程中，为了使得组件的接收范围扩大，防止较大的功率输入时出现饱和输出的现象，数控移相是可以完成180°、90°、45°、22.5°、11.25°、6.125°的移相过程，而且在具体的操作中，为了保证精度，工作人员必须保证移相的精度保持在±5°内。
组件离线检测功能主要是通过定标耦合器和检测电路来实现，其主要工作原理为：发射状态的检测由输入端端口加入发射信号，然后再利用定标耦合器将发射输出端口的信号耦合检波入检测电路之中，从而实现发射状态下的检测功能，接受态的检测则是由定标耦合器对组件加入检测信号的，从而实现检测的功能。在具体的应用过程中，收发的隔离度要达到35dB的要求，是需要采用双环器完成收发通道的隔离的，但是采用传统的TR组件没有办法控制好物体的整体尺寸，不能够实现组件小型化的特点，因此，在具体的设计过程中我们主要还是采用收发通道的双环形器的隔离，这种方式能够降低成本，实现小型化的特点。
图二：L波段双通道TR组件原理图
在TR组件运行的过程中，幅相一致性原则是一个非常重要的方面，对于整个组件的稳定运行起到了非常重要的作用，从物理性质来看，组件的幅度相位一般会受到装配工艺、射频芯片以及无源电路等方面的影响，为了使得组件的设计更能够满足用户的要求，设计人员应当从射频芯片的批次一致性管理、装配一致性管理以及无源电路加工一致性管理等层面入手，进而满足对元件指标幅度相位一致性的要求，实现个性化的设计。
电路设计同样也是一个非常重要的过程，因此在具体实践中，电路的设计应当从以下几个方面入手，首先应当结合电路运行的实际，合理地分配好通道的增益现象，使得电路中的各个元件都能够保持良好的工作状态，对于一些关键部位的元件，工作人员应当优先选择性能好、质量优的元件，并且还应当兼顾到元件的一致性和重复性的特点，在电路的运行过程中，还应当结合电路运行的实际，引入幅度和相位的补偿电路，在发射和接收通道中都应当包含着增益以及相位调整的元件，在电路布局的设计环节中，应当采用完全对称的设计，那么这样就可以使得通道电路的结构保持高度的一致，有助于整个电路的顺畅运行。
随着网络信息科技化水平的提升，现代化作战平台所面临的威胁也越来越多，受到的电磁干扰也越来越复杂，在具体的应用过程中存在着一定的问题。在当前的应用实践中，导航通信雷达一体化设计能够提高平台的机动作战能能力，可以显著地降低外界对平台的干扰。在导航通信雷达一体化设计中，L波段TR组件需要具备小型化、集成化的设计，进而实现收发通道双环形器隔离，从而降低成本，使得组件的尺寸也能够压缩，本次研究立足于理论研究实际，对L波段双通道TR组件设计内容进行了分析和阐述，对其中的一些关键技术要点进行了分析和论述，希望能够进一步完善该领域的内容。
参考文献：
[1]袁阅，杨本湘，张滢，吕苗. 西昌发射场L波段雷达、风廓线雷达与GPS测风对比分析[J]. 高原山地气象研究，2018，38（02）：84-89.
[2]雒寒冰，杨晶晶，张红英，李振海，张理正. 一种C波段小型TR组件的设计[J]. 数字技术与应用，2018，36（08）：154-155.
[3]文翔，刘洁，张红军. L波段探空雷达的常见故障分析及解决方法[J]. 南方农机，2018，49（21）：206.
作者简介：谢明月1981年08月女、汉，安徽滁州，2003年毕业于皖西学院电气技术专业，本科。中国电子科技集团公司第三十八研究所，工程师，研究方向TR组件设计。
收期刊地址：谢明月：15345518136 安徽省合肥市高新区38所合欢路北门，230031
【关键词】：TR组件;设计;L波段;双通道
- 前言
随着信息科技技术的发展，现代化的作战平台面临着越来越多的威胁，尤其是各种计算机设施的普及，使得现代作战平台所受到的电磁干扰越来越大，而且在作战平台中，导航、雷达等现代设备的应用也越来越多，这些电子设备严重地占据着资源和空间，使得平台的作战能力下降。从工作原理来看，雷达、通信以及导航等系统的工作原理大致是相同的，一些子系统的设置有很多相似的地方，而在当前技术条件下实现导航通信雷达一体化设计的主要优势就在于能够显著地提高通信过程中的保密性和抗干扰的能力，而且还能够极大地提高电子设备的利用率，在导航通信雷达一体化设计的过程中，对L波段TR組件的设计是一个关键性的工作，从目前的技术特点来看，L波段TR组件的设计已经实现了集成化、小型化的设计，使得组件的性能进一步提升。
- TR组件的原理分析
从结构上来看，TR组件主要是由电源、射频电路以及控制电路等三个方面组成的，其原理图可以见下图一所示。在该结构之中，射频电路主要是进行回波信号的低噪声放大以及发射信号的放大等作用，而在控制电路结构中则是对射频电路中的数控衰减器、收发开关等提供信号服务，图片右下方的电源部分则是为整个组件提供直流电信号。在该组件的结构中，发射通道和接收通道是可以充分地利用环形器公用天线的单元的，那么就可以充分地实现开关替换以及双工器的功能，限幅器的存在主要是防止低噪放在发射态或者大功率激励信号进入时所导致的元件损伤，雷达在正常工作中一般是不会发生大功率的发射情况的，一般而言，当出现大功率的发射情况主要是由以下几种情况构成的，其一，发射过程中出现了发射通道信号泄露的情况，其二，无线端口在失配情况下出现了大功率信号的反射等等。在该结构中，LNA决定着系统的噪声系数，在设计的过程中，为了提高TR组件的灵敏度，工作人员可以将LNA、PA等结构靠近天线，这样可以减少在线路传输过程中的损耗。
图一：组件电路示意图
- L波段双通道TR组件设计
L波段双通道TR组件主要是由功能部分、控制部分、模拟电路、射频部分等内容构成，在发射的状态下，收发开关是处于发射态的，信号由前端的电路进入组件之中，经过数控移相器的作用，利用L波段进行激励信号的功率分配，两路的发射信号分别进入到前级驱放和后级的放大器中，经环形器通过电线将其发射到空间之中。在接收的状态中，首先应当使得收发开关处于接收状态之中，两路的接收信号应当从天线分别进入环形器后由L波段合成变成一路信号，再经过一系列的作用将其进入到后端处理电路之中。但是在设计的过程中，为了防止组件发射的功率过大而导致对元件的损害，L波段滤波器对信号进行滤波处理，使得组件信号带外的抑制度进一步提升，在具体实践的过程中，为了使得组件的接收范围扩大，防止较大的功率输入时出现饱和输出的现象，数控移相是可以完成180°、90°、45°、22.5°、11.25°、6.125°的移相过程，而且在具体的操作中，为了保证精度，工作人员必须保证移相的精度保持在±5°内。
组件离线检测功能主要是通过定标耦合器和检测电路来实现，其主要工作原理为：发射状态的检测由输入端端口加入发射信号，然后再利用定标耦合器将发射输出端口的信号耦合检波入检测电路之中，从而实现发射状态下的检测功能，接受态的检测则是由定标耦合器对组件加入检测信号的，从而实现检测的功能。在具体的应用过程中，收发的隔离度要达到35dB的要求，是需要采用双环器完成收发通道的隔离的，但是采用传统的TR组件没有办法控制好物体的整体尺寸，不能够实现组件小型化的特点，因此，在具体的设计过程中我们主要还是采用收发通道的双环形器的隔离，这种方式能够降低成本，实现小型化的特点。
图二：L波段双通道TR组件原理图
- 幅相一致性设计分析
在TR组件运行的过程中，幅相一致性原则是一个非常重要的方面，对于整个组件的稳定运行起到了非常重要的作用，从物理性质来看，组件的幅度相位一般会受到装配工艺、射频芯片以及无源电路等方面的影响，为了使得组件的设计更能够满足用户的要求，设计人员应当从射频芯片的批次一致性管理、装配一致性管理以及无源电路加工一致性管理等层面入手，进而满足对元件指标幅度相位一致性的要求，实现个性化的设计。
电路设计同样也是一个非常重要的过程，因此在具体实践中，电路的设计应当从以下几个方面入手，首先应当结合电路运行的实际，合理地分配好通道的增益现象，使得电路中的各个元件都能够保持良好的工作状态，对于一些关键部位的元件，工作人员应当优先选择性能好、质量优的元件，并且还应当兼顾到元件的一致性和重复性的特点，在电路的运行过程中，还应当结合电路运行的实际，引入幅度和相位的补偿电路，在发射和接收通道中都应当包含着增益以及相位调整的元件，在电路布局的设计环节中，应当采用完全对称的设计，那么这样就可以使得通道电路的结构保持高度的一致，有助于整个电路的顺畅运行。
- 结语
随着网络信息科技化水平的提升，现代化作战平台所面临的威胁也越来越多，受到的电磁干扰也越来越复杂，在具体的应用过程中存在着一定的问题。在当前的应用实践中，导航通信雷达一体化设计能够提高平台的机动作战能能力，可以显著地降低外界对平台的干扰。在导航通信雷达一体化设计中，L波段TR组件需要具备小型化、集成化的设计，进而实现收发通道双环形器隔离，从而降低成本，使得组件的尺寸也能够压缩，本次研究立足于理论研究实际，对L波段双通道TR组件设计内容进行了分析和阐述，对其中的一些关键技术要点进行了分析和论述，希望能够进一步完善该领域的内容。
参考文献：
[1]袁阅，杨本湘，张滢，吕苗. 西昌发射场L波段雷达、风廓线雷达与GPS测风对比分析[J]. 高原山地气象研究，2018，38（02）：84-89.
[2]雒寒冰，杨晶晶，张红英，李振海，张理正. 一种C波段小型TR组件的设计[J]. 数字技术与应用，2018，36（08）：154-155.
[3]文翔，刘洁，张红军. L波段探空雷达的常见故障分析及解决方法[J]. 南方农机，2018，49（21）：206.
作者简介：谢明月1981年08月女、汉，安徽滁州，2003年毕业于皖西学院电气技术专业，本科。中国电子科技集团公司第三十八研究所，工程师，研究方向TR组件设计。
收期刊地址：谢明月：15345518136 安徽省合肥市高新区38所合欢路北门，230031