基于ltcc的相控陣雷達tr射頻組件及相控陣雷達的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種相控陣雷達中TR組件的設計技術領域，特別涉及一種T/R射頻組件。
【背景技術】
[0002]相控陣雷達在商業與國防領域發揮著重要作用，其已經成為雷達發展的大趨勢。作為相控陣雷達的核心部件，T/R組件承擔著發射接收的重要任務。每一個T/R組件都包含著發射功率放大器，移相器，低噪聲放大器等結構。目前市場上有兩通道的T/R組件，但是其質量與體積都較大，集成度較低，且一致性也較差，對幅度與相位缺乏有效的調制。基于HTCC的T/R組件體積與質量較小，集成度較高但是其插損特別大。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于LTCC的相控陣雷達TR射頻組件及相控陣雷達，該組件質量體積小，集成度高，各通道一致性好且具有幅度和相位控制功能。
[0004]—種基于LTCC的相控陣雷達TR射頻組件，它包括LTCC基板、連接器、CMOS芯片、驅放芯片a、功分功合器、四通道的射頻收發結構。控制信號和電源信號通過連接器與CMOS芯片連接，RF射頻信號通過驅放芯片a驅動放大后由功分功合器分配給四通道的射頻收發結構。每個通道的射頻收發結構都被放置在LTCC基板的同一腔體中。
[0005]所述的LTCC基板是個16層的基板，其中第12層用于安置射頻信號、功分器與四通道的射頻收發結構。第10，11，13，14層是隔離層，用來保護射頻信號不受其他信號的干擾，第9，15層是屏蔽層用以減小RF信號干擾。第1-8層用于安置電源信號層，CMOS芯片也被安置在第1-8層，電源信號通過金屬過孔傳遞至射頻信號層以實現信號與偏置的供給。
[0006]所述的四通道的射頻收發結構，對于單獨的發射模式，每個通道包括一塊多功能芯片、一塊驅動放大芯片b、一塊功放芯片，最后信號傳遞至天線；對于接受模式，天線接收到信號后傳遞至功放芯片，再傳遞至低噪聲放大器芯片進行降噪處理，最后傳遞回多功能芯片，最后由功分功合器傳遞回信號接收器。
[0007]所述的四通道的射頻收發結構的四個通道的結構與組成一致。
[0008]所述的一種基于LTCC的相控陣雷達TR射頻組件，所述的四通道的射頻收發結構的每個通道中的各個芯片的偏置狀態均由前端的所述的CMOS芯片控制。
[0009]所述的四通道的射頻收發結構的每個通道中的多功能芯片、驅動放大芯片、功放芯片、低噪聲放大器芯片均為GaAs PHEMT芯片。
[0010]一種采用所述的基于LTCC的相控陣雷達TR射頻組件的相控陣雷達。
[0011]本發明的有益效果在于:第一、本發明的發射通道和接收通道均采用GaAs的MMIC，其結構小質量輕，有效地減小了整個T/R組件的質量與體積，提高了集成度。第二、采用四通道結構，其集成度非常高，并且四個通道的一致性非常好，有效地提高了整個T/R組件的性能。第三、本發明采用多層LTCC (低溫共燒陶瓷基板)，T/R組件集成在同一腔體中，其控制電路分布在LTCC的不同層之間，有效地使得T/R組件與其控制電路的高度一體化。整個設計使得T/R射頻組件在具有信號收發功能的前提條件下，具有質量體積小，一致性好，集成度高等優點。
【附圖說明】
[0012]圖1是基于LTCC的相控陣雷達TR射頻組件的一個結構示意圖；
圖2是低溫共燒陶瓷基板的一個結構示意圖；
附圖標記:1、LTCC基板；2、連接器；3、CMOS芯片；4、驅放芯片a ;5、功分功合器；6、四通道的射頻收發結構；7、多功能芯片；8、驅動放大器芯片b ;9、功率放大器芯片；10、天線；
11、低噪聲放大器。
【具體實施方式】
[0013]如圖1所示，一種基于LTCC的相控陣雷達TR射頻組件，它包括LTCC基板1、連接器2、CMOS芯片3、驅放芯片a 4、功分功合器5、四通道的射頻收發結構6。控制信號和電源信號通過連接器2與CMOS芯片3連接，RF射頻信號通過驅放芯片a 4驅動放大后通過由功分功合器5分配給四通道的射頻收發結構6。圖1中僅顯示出2個通道。
[0014]如圖2所示，每個通道的射頻收發結構都被放置在LTCC基板I的同一腔體中。
[0015]如圖2所示，LTCC基板I是個16層的基板，其中第12層用于安置射頻信號、功分器5與四通道的射頻收發結構6。第10，11，13，14層是隔離層，用來保護射頻信號不受其他信號的干擾，第9，15層是屏蔽層用以減小RF信號干擾。第1-8層用于安置電源信號層，CMOS芯片3也被安置在第1-8層，電源信號通過金屬過孔傳遞至射頻信號層以實現信號與偏置的供給。
[0016]圖1中的四通道的射頻收發結構6，其對于單獨的發射模式，其每個通道包括一塊多功能芯片7、一塊驅動放大芯片b 8、一塊功放芯片9，最后傳遞至天線10。對于接受模式，天線10接收到信號后傳遞至功放芯片9，再傳遞至低噪聲放大器芯片11進行降噪處理，最后傳遞回多功能芯片7，最后由功分功合器5傳遞回信號接收器。
[0017]如圖1所示，四通道的射頻收發結構6的四個通道的結構與組成完全一樣。且四通道的射頻收發結構6的每個通道中的各個芯片的偏置狀態均有前端的一顆CMOS芯片控制。四通道的射頻收發結構6的每個通道中的多功能芯片7、驅動放大芯片8、功放芯片9、低噪聲放大器芯片11均是GaAs PHEMT芯片。
【主權項】
1.一種基于LTCC的相控陣雷達TR射頻組件，其特征在于，它包括LTCC基板(I )、連接器(2 )、CMOS芯片(3 )、驅放芯片a( 4 )、功分功合器(5 )、四通道的射頻收發結構(6 )，控制信號和電源信號通過連接器(2)與CMOS芯片(3)連接，RF射頻信號通過驅放芯片a (4)驅動放大后由功分功合器(5)分配給四通道的射頻收發結構(6);每個通道的射頻收發結構都被放置在LTCC基板(I)的同一腔體中。2.如權利要求1所述的一種基于LTCC的相控陣雷達TR射頻組件，其特征在于，所述的LTCC基板(I)是個16層的基板，其中第12層用于安置射頻信號、功分器(5)與四通道的射頻收發結構(6)，第10，11，13，14層是隔離層，用來保護射頻信號不受其他信號的干擾，第9，15層是屏蔽層用以減小RF信號干擾，第1-8層用于安置電源信號層，CMOS芯片(3)也被安置在第1-8層，電源信號通過金屬過孔傳遞至射頻信號層以實現信號與偏置的供給。3.如權利要求1所述的一種基于LTCC的相控陣雷達TR射頻組件，其特征在于，所述的四通道的射頻收發結構(6)，其對于單獨的發射模式，其每個通道包括一塊多功能芯片(7 )、一塊驅動放大芯片b (8 )、一塊功放芯片(9 )，最后傳遞至天線(10 )，對于接受模式，天線(10)接收到信號后傳遞至功放芯片(9)，再傳遞至低噪聲放大器芯片(11)進行降噪處理，最后傳遞回多功能芯片(7)，最后由功分功合器(5)傳遞回信號接收器。4.如權利要求1所述的一種基于LTCC的相控陣雷達TR射頻組件，其特征在于，所述的四通道的射頻收發結構(6)的四個通道的結構與組成一致。5.如權利要求1所述的一種基于LTCC的相控陣雷達TR射頻組件，其特征在于，所述的四通道的射頻收發結構(6)的每個通道中的各個芯片的偏置狀態均有前端的所述的CMOS芯片控制。6.如權利要求1所述的一種基于LTCC的相控陣雷達TR射頻組件，其特征在于，所述的四通道的射頻收發結構(6)的每個通道中的多功能芯片(7)、驅動放大芯片(8)、功放芯片(9)、低噪聲放大器芯片(11)均為GaAs PHEMT芯片。7.一種采用如權利要求1-6任一項所述的基于LTCC的相控陣雷達TR射頻組件的相控陣雷達。
【專利摘要】本發明公開了一種基于LTCC的相控陣雷達TR射頻組件及相控陣雷達。相控陣雷達TR射頻組件主要包括LTCC基板、連接器、CMOS芯片、驅放芯片以及四通道的射頻收發結構，其中控制信號與電源信號通過連接器與CMOS芯片相連，通過CMOS芯片實現對每個通道中各個芯片的通斷電控制與信號控制。RF射頻信號通過驅放芯片1進行驅動放大后由功分器分別傳入四個通道。每個通道包含用于射頻收發的4顆芯片，每個通道被放置在LTCC基板的同一腔體中。該TR射頻組件體積小，質量輕，集成度高，且四通道的射頻收發結構具有非常高的幅度與相位一致性。
【IPC分類】G01S7/03, G01S13/02
【公開號】CN105182297
【申請號】CN201510590278
【發明人】劉家瑞, 姜慧強, 李浩明, 沈玉鵬, 王騰佳, 王曉峰, 郁發新
【申請人】浙江大學
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月17日