本發(fā)明屬于相控陣雷達中TR組件的設計方法技術，是一種S波段16通道T/R組件片上系統(tǒng)集成設計方法。

背景技術：
隨著雷達觀測目標種類的增多，要求雷達測量的目標參數(shù)不斷增加并提高雷達電子對抗能力及目標識別的能力，有源數(shù)字相控陣雷達（APAR）是目前雷達發(fā)展的重要方向，而T/R組件更是相控陣雷達核心部件。為了提高雷達的整體性能，一部相控陣雷達包含了成千甚至上萬個T/R組件，作為雷達的重要組成部分，T/R組件的體積、重量、性能、成本和可靠性直接決定了整個雷達的性能。受到以寬帶、多功能有源相控陣雷達為核心的綜合電子信息系統(tǒng)的需求牽引，T/R組件就承受更多的雷達功能。由于功能復雜，所含電路較多，使用傳統(tǒng)的分立器件方法進行電路設計，T/R組件的體積和重量都難以達到要求。而且由于需求量大，生產(chǎn)流程復雜，因而在設計、加工、生產(chǎn)、裝配過程中很難保證一致性，所以T/R組件的性能一致性較差。在雷達集成度不斷提高的要求下，T/R組件必然向著功率密度更大、工作帶寬更寬、功能更復雜和更小型化的方向發(fā)展。本發(fā)明采用了片上系統(tǒng)集成設計方法進行S波段16通道T/R組件設計，將T/R組件內(nèi)部功能進行分塊，并對部分功能進行整合，然后采用片上系統(tǒng)集成設計方法將這部分功能在同一個芯片上實現(xiàn)。使用這種方法進行組件設計減少了器件的數(shù)量，使得組件電路尺寸減小，重量減輕，同一電路大批量生產(chǎn)具有良好的一致性，而且由于器件數(shù)量減少使電路器件互連減少，提高了組件的可靠性。

技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種S波段16通道T/R組件片上系統(tǒng)集成設計方法。實現(xiàn)本發(fā)明的技術解決方案為：該組件采用了二次變頻方案作為總體設計思路，每個組件包括模擬通道，本振功分模塊，電源模塊和數(shù)字電路。模擬通道包括模擬通道模塊及功放模塊：模擬通道模塊是整個T/R組件的核心部件，它由接收和發(fā)射兩個通道組成。天線接收的射頻微弱信號通過環(huán)形器、限幅放大、頻率分選濾波器組、兩次變頻放大、中頻濾波以及差分變換等電路輸出具有一定幅度的差分中頻信號送入后端AD；發(fā)射中頻信號首先通過差分合成變換成單端信號，再通過中頻濾波、兩次變頻放大、頻率分選濾波器組、最后經(jīng)功率放大、環(huán)形器，輸出射頻信號供給天線。模擬通道模塊采用基于多功能封裝芯片實現(xiàn)二次變頻收發(fā)共用高度集成設計，將T/R組件內(nèi)部功能進行分塊，并對部分功能進行整合，然后采用片上系統(tǒng)集成設計方法將這部分功能在同一個芯片上實現(xiàn)。功放模塊采用基于高密度微組裝電路技術來實現(xiàn)片上系統(tǒng)集成設計，將三級功放電路集成在一塊基板上，形成了高增益大功率集成放大模塊。數(shù)字電路采用16層PCB板設計，所有模塊集成在一個屏蔽盒內(nèi)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點為：(1)由于電路尺寸減小，使得組件尺寸減小，組件的重量減輕，使得整個雷達設備的重量減輕，提高了各種平臺的有效載荷；(2)同一電路大批量生產(chǎn)具有良好的一致性，減小了使用分立器件時為了達到一致性要求的調(diào)試工作量，在電路或組件進行互換時，幾乎不用調(diào)整，降低了雷達設備的成本；(3)由于減少了分立元器件的數(shù)量，從而減少了電路內(nèi)部互連，提高了組件以及雷達設備的整體可靠性。附圖說明附圖1為S波段16通道T/R組件片上系統(tǒng)集成設計方法原理電路圖。附圖2為功放模塊內(nèi)部原理框圖。具體實施方式模擬通道模塊是整個T/R組件的核心部件，它由接收和發(fā)射兩個通道組成。天線接收的射頻微弱信號通過環(huán)形器、限幅放大、頻率分選濾波器組、兩次變頻放大、中頻濾波以及差分變換等電路輸出具有一定幅度的差分中頻信號送入后端AD；發(fā)射中頻信號首先通過差分合成變換成單端信號，再通過中頻濾波、兩次變頻放大、頻率分選濾波器組、最后經(jīng)功率放大、環(huán)形器，輸出射頻信號供給天線。附圖1為TR組件收發(fā)通道原理實現(xiàn)框圖，將內(nèi)部劃分為幾個集成子模塊實現(xiàn)。前端模塊只有環(huán)行器、限幅低噪放、功放模塊及數(shù)控放大開關四個器件；混頻模塊由高頻濾波器、聲表濾波器、中頻濾波器及2個混頻開關放大器共5個器件實現(xiàn)。組件采用二次變頻的收發(fā)共用集成設計，變頻部分共用混頻器和濾波器，收發(fā)切換通過開關實現(xiàn)。圖中方框內(nèi)表示了3種集成封裝器件，分別為數(shù)控開關放大器、一次混頻開關雙向放大器和二次混頻開關雙向放大器，是應用片上系統(tǒng)集成設計方法實現(xiàn)的多種功能的集成器件。分別實現(xiàn)了下行數(shù)控衰減及上行推動放大，一次混頻放大，二次混頻放大的功能。3種器件的尺寸分別為5mm×5mm×1.1mm，5mm×5mm×1.1mm，9mm×9mm×2mm。功放模塊采用基于高密度微組裝電路技術來實現(xiàn)片上系統(tǒng)集成設計，將三級功放電路集成在一塊基板上，形成了高增益大功率集成放大模塊。在模塊內(nèi)部實現(xiàn)了高密度集成。把前級驅(qū)動，中間驅(qū)動及末級放大3級功率放大芯片全部集中在一個封裝模塊中，實現(xiàn)了前級驅(qū)動20dB增益，中間驅(qū)動級12dB增益，末級放大8dB增益，實現(xiàn)了單個集成功放模塊功率輸出達到40W以上，單個功放模塊增益在40dB以上。功放模塊內(nèi)部原理框圖如附圖2所示。單個功放模塊尺寸為27mm×24mm×5mm，重量為30g。S波段16通道T/R組件尺寸為825mm×115mm×38mm，重量為4kg。與采用分立器件進行組件設計相比較，采用片上系統(tǒng)集成設計方法的S波段T/R組件體積減小了50%，重量降低了60%。