X波段高功率T/R组件的设计与制作
2.1 设计思路
设计一个Wilkinson功分器,采用两个10 W功率放大器裸芯片进行合成,组成一个平衡放大器。Wil-kinson功分器采用了二等分功分器,原理框图如图2所示。因为信号在输入功分器的输出端是同相位的,所以,注入放大器A之前的信号和放大器B之后的信号需要相移,将其中的一臂增加了λ/4的线长,这样可以利用如下公式:本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/188523.htm
如果两个放大器完全相同,那么,S11=0,且S22=0,而且增益S21(S12也如此)等于耦合器的单边增益。2.2 Wilkinson功分器的设计与仿真基于现有的工艺水平,选用的导体为金,其厚度为0.01 mm,由于LTCC基板的工艺精度不佳,插损比较大,故而利用陶瓷作为介质,其介电常数εr=9.9,厚度为0.635 mm,损耗角正切值为0.006。通过软件仿真可以计算出两段50 Ω的线宽为W1=0.6 mm,70.7 Ω的线宽为W2=0.23 mm。电阻选为100 Ω的薄膜电阻。
按照上面的初始参数,利用HFSS仿真的结果计算,在X波段,三个端口的驻波均在1.19以下,两臂的公分比:端口二约为-3.1 dB,端口三约为-3.5 dB、两臂的隔离度在-27 dB以下和两端口的相位差为90°±5°。
2.3 x波段T/R组件的电磁兼容分析
T/R组件中存在着数字信号、模拟信号、微波信号、直流信号和脉冲信号等。因此,电磁兼容设计将是工程实现,调机联试中的难点,在设计阶段,必须充分认识到电磁兼容性设计的重要性。
2.3.1 腔体效应
腔体效应是组件EMC设计中的一个重要环节,除了谐振频率和相应的Q值会导致组件的不稳定工作以外,腔体内部具体场分布特征也可能导致组件整体性能上的失败或成品率的下降。这里设计优化的目标是尽量降低腔体内部场分布强度。另外,在热耗严重地方(末级功率放大器芯片)不能有高强度的的场分布,如图4所示。同时,末级功率放大器的抗失配比对整个支路的稳定性也具有实际意义,而加上吸波材料来解决腔体自激现象也非常有用。
2.3.2 电源完整性
电源的完整性设计对T/R组件的正常稳定工作至关重要,造成电源不稳定的根源主要在于两个方面:一是器件高速开关状态下,瞬态交变电流过大;二是电流回路上存在的电感。
通过改变T/R组件内部接地方式,尤其LTCC内部接地方式,可以在多层布线结构要求和地平面阻抗之间找到平衡点,对各种电源之间进行地的隔离等来改善电源之间的干扰等。
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