CN105182297A - 基于ltcc的相控阵雷达tr射频组件及相控阵雷达 - Google Patents

基于ltcc的相控阵雷达tr射频组件及相控阵雷达 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于LTCC的相控阵雷达TR射频组件及相控阵雷达。相控阵雷达TR射频组件主要包括LTCC基板、连接器、CMOS芯片、驱放芯片以及四通道的射频收发结构，其中控制信号与电源信号通过连接器与CMOS芯片相连，通过CMOS芯片实现对每个通道中各个芯片的通断电控制与信号控制。RF射频信号通过驱放芯片1进行驱动放大后由功分器分别传入四个通道。每个通道包含用于射频收发的4颗芯片，每个通道被放置在LTCC基板的同一腔体中。该TR射频组件体积小，质量轻，集成度高，且四通道的射频收发结构具有非常高的幅度与相位一致性。

Description

基于LTCC的相控阵雷达TR射频组件及相控阵雷达
技术领域
本发明涉及一种相控阵雷达中TR组件的设计技术领域，特别涉及一种T/R射频组件。
背景技术
相控阵雷达在商业与国防领域发挥着重要作用，其已经成为雷达发展的大趋势。作为相控阵雷达的核心部件，T/R组件承担着发射接收的重要任务。每一个T/R组件都包含着发射功率放大器，移相器，低噪声放大器等结构。目前市场上有两通道的T/R组件，但是其质量与体积都较大，集成度较低，且一致性也较差，对幅度与相位缺乏有效的调制。基于HTCC的T/R组件体积与质量较小，集成度较高但是其插损特别大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于LTCC的相控阵雷达TR射频组件及相控阵雷达，该组件质量体积小，集成度高，各通道一致性好且具有幅度和相位控制功能。
一种基于LTCC的相控阵雷达TR射频组件，它包括LTCC基板、连接器、CMOS芯片、驱放芯片a、功分功合器、四通道的射频收发结构。控制信号和电源信号通过连接器与CMOS芯片连接，RF射频信号通过驱放芯片a驱动放大后由功分功合器分配给四通道的射频收发结构。每个通道的射频收发结构都被放置在LTCC基板的同一腔体中。
所述的LTCC基板是个16层的基板，其中第12层用于安置射频信号、功分器与四通道的射频收发结构。第10,11,13,14层是隔离层，用来保护射频信号不受其他信号的干扰，第9,15层是屏蔽层用以减小RF信号干扰。第1-8层用于安置电源信号层，CMOS芯片也被安置在第1-8层，电源信号通过金属过孔传递至射频信号层以实现信号与偏置的供给。
所述的四通道的射频收发结构，对于单独的发射模式，每个通道包括一块多功能芯片、一块驱动放大芯片b、一块功放芯片，最后信号传递至天线；对于接受模式，天线接收到信号后传递至功放芯片,再传递至低噪声放大器芯片进行降噪处理，最后传递回多功能芯片，最后由功分功合器传递回信号接收器。
所述的四通道的射频收发结构的四个通道的结构与组成一致。
所述的一种基于LTCC的相控阵雷达TR射频组件，所述的四通道的射频收发结构的每个通道中的各个芯片的偏置状态均由前端的所述的CMOS芯片控制。
所述的四通道的射频收发结构的每个通道中的多功能芯片、驱动放大芯片、功放芯片、低噪声放大器芯片均为GaAsPHEMT芯片。
一种采用所述的基于LTCC的相控阵雷达TR射频组件的相控阵雷达。
本发明的有益效果在于：第一、本发明的发射通道和接收通道均采用GaAs的MMIC，其结构小质量轻，有效地减小了整个T/R组件的质量与体积，提高了集成度。第二、采用四通道结构，其集成度非常高，并且四个通道的一致性非常好，有效地提高了整个T/R组件的性能。第三、本发明采用多层LTCC（低温共烧陶瓷基板），T/R组件集成在同一腔体中，其控制电路分布在LTCC的不同层之间，有效地使得T/R组件与其控制电路的高度一体化。整个设计使得T/R射频组件在具有信号收发功能的前提条件下，具有质量体积小，一致性好，集成度高等优点。
附图说明
图1是基于LTCC的相控阵雷达TR射频组件的一个结构示意图；
图2是低温共烧陶瓷基板的一个结构示意图；
附图标记：1、LTCC基板；2、连接器；3、CMOS芯片；4、驱放芯片a；5、功分功合器；6、四通道的射频收发结构；7、多功能芯片；8、驱动放大器芯片b；9、功率放大器芯片；10、天线；11、低噪声放大器。
具体实施方式
如图1所示，一种基于LTCC的相控阵雷达TR射频组件，它包括LTCC基板1、连接器2、CMOS芯片3、驱放芯片a4、功分功合器5、四通道的射频收发结构6。控制信号和电源信号通过连接器2与CMOS芯片3连接，RF射频信号通过驱放芯片a4驱动放大后通过由功分功合器5分配给四通道的射频收发结构6。图1中仅显示出2个通道。
如图2所示，每个通道的射频收发结构都被放置在LTCC基板1的同一腔体中。
如图2所示，LTCC基板1是个16层的基板，其中第12层用于安置射频信号、功分器5与四通道的射频收发结构6。第10,11,13,14层是隔离层，用来保护射频信号不受其他信号的干扰，第9,15层是屏蔽层用以减小RF信号干扰。第1-8层用于安置电源信号层，CMOS芯片3也被安置在第1-8层，电源信号通过金属过孔传递至射频信号层以实现信号与偏置的供给。
图1中的四通道的射频收发结构6，其对于单独的发射模式，其每个通道包括一块多功能芯片7、一块驱动放大芯片b8、一块功放芯片9，最后传递至天线10。对于接受模式，天线10接收到信号后传递至功放芯片9,再传递至低噪声放大器芯片11进行降噪处理，最后传递回多功能芯片7，最后由功分功合器5传递回信号接收器。
如图1所示，四通道的射频收发结构6的四个通道的结构与组成完全一样。且四通道的射频收发结构6的每个通道中的各个芯片的偏置状态均有前端的一颗CMOS芯片控制。四通道的射频收发结构6的每个通道中的多功能芯片7、驱动放大芯片8、功放芯片9、低噪声放大器芯片11均是GaAsPHEMT芯片。

Claims (7)

1.一种基于LTCC的相控阵雷达TR射频组件，其特征在于，它包括LTCC基板（1）、连接器（2）、CMOS芯片（3）、驱放芯片a（4）、功分功合器（5）、四通道的射频收发结构（6），控制信号和电源信号通过连接器（2）与CMOS芯片（3）连接，RF射频信号通过驱放芯片a（4）驱动放大后由功分功合器（5）分配给四通道的射频收发结构（6）；每个通道的射频收发结构都被放置在LTCC基板（1）的同一腔体中。
2.如权利要求1所述的一种基于LTCC的相控阵雷达TR射频组件，其特征在于，所述的LTCC基板（1）是个16层的基板，其中第12层用于安置射频信号、功分器（5）与四通道的射频收发结构（6），第10,11,13,14层是隔离层，用来保护射频信号不受其他信号的干扰，第9,15层是屏蔽层用以减小RF信号干扰，第1-8层用于安置电源信号层，CMOS芯片（3）也被安置在第1-8层，电源信号通过金属过孔传递至射频信号层以实现信号与偏置的供给。
3.如权利要求1所述的一种基于LTCC的相控阵雷达TR射频组件，其特征在于，所述的四通道的射频收发结构（6），其对于单独的发射模式，其每个通道包括一块多功能芯片（7）、一块驱动放大芯片b（8）、一块功放芯片（9），最后传递至天线（10），对于接受模式，天线（10）接收到信号后传递至功放芯片（9）,再传递至低噪声放大器芯片（11）进行降噪处理，最后传递回多功能芯片（7），最后由功分功合器（5）传递回信号接收器。
4.如权利要求1所述的一种基于LTCC的相控阵雷达TR射频组件，其特征在于，所述的四通道的射频收发结构（6）的四个通道的结构与组成一致。
5.如权利要求1所述的一种基于LTCC的相控阵雷达TR射频组件，其特征在于，所述的四通道的射频收发结构（6）的每个通道中的各个芯片的偏置状态均有前端的所述的CMOS芯片控制。
6.如权利要求1所述的一种基于LTCC的相控阵雷达TR射频组件，其特征在于，所述的四通道的射频收发结构（6）的每个通道中的多功能芯片（7）、驱动放大芯片（8）、功放芯片（9）、低噪声放大器芯片（11）均为GaAsPHEMT芯片。
7.一种采用如权利要求1-6任一项所述的基于LTCC的相控阵雷达TR射频组件的相控阵雷达。
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