Ku波段瓦片式TR组件研究与设计

摘要

电子信息技术高速发展的今天，无论是民用领域还是军用领域，对于通信技术的要求越来越高。在通信技术中，毫米波技术与低温共烧陶瓷技术受到越来越广泛的关注。毫米波是介于光波与微波之间的波段，具有波长短，频带宽，波束窄，角分辨率高，抗干扰能力强等特点。低温共烧陶瓷技术是多芯片组件中的一种高集成度封装技术。结合毫米波技术与低温共烧陶瓷技术的特点，可以研究出具有高性能与高集成度的收发组件。本文使用国产微波芯片，设计了Ku波段瓦片式结构收发组件，具有小体积，低噪声，高增益的特点，本文主要工作如下： 本文首先介绍了收发组件的研究现状，简单阐述了研究意义。然后介绍了低温共烧陶瓷技术和工艺步骤，瓦片式与砖块式结构收发组件的特点。本文基于传输线理论和低温共烧陶瓷技术，参考设计规范，分析设计了工作于Ku波段的微带线、垂直互连通孔、键合金丝结构参数，具有良好的传输特性。论文设计了四种无源器件，包括：改进开口谐振环的阶跃阻抗低通滤波器，Wilkinson功率分配器，Lange耦合器和波导-微带过渡结构。改进开口谐振环阶跃阻抗低通滤波器具有陡峭的截止特性和平缓的通带。Wilkinson功分器和Lange耦合器可以与功放器匹配工作并具有良好的Ku波段传输特性，仿真验证了微带探针E面结构更适合瓦片式组件设计。最后采用一次变频超外差结构设计了瓦片式Ku波段收发组件。通过ADS仿真，对该收发组件进行系统原理图仿真，将文中无源与有源模块进行版图仿真分析，然后联合仿真了系统原理图与版图。最终确定了基于低温共烧陶瓷技术的瓦片式Ku波段收发组件，采用了12层基板结构，组件尺寸35×16×14mm3，在15-16GHz的工作频率范围内，接收支路增益40.2dB，噪声系数1.79dB，发射支路增益39.3dB，输出功率0.55W。该组件具有小体积，低噪声，高增益的特点。

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