X波段高功率T/R組件的設計與制作
2.1 設計思路
設計一個(gè)Wilkinson功分器,采用兩個(gè)10 W功率放大器裸芯片進(jìn)行合成,組成一個(gè)平衡放大器。Wil-kinson功分器采用了二等分功分器,原理框圖如圖2所示。因為信號在輸入功分器的輸出端是同相位的,所以,注入放大器A之前的信號和放大器B之后的信號需要相移,將其中的一臂增加了λ/4的線(xiàn)長(cháng),這樣可以利用如下公式:本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/188523.htm
如果兩個(gè)放大器完全相同,那么,S11=0,且S22=0,而且增益S21(S12也如此)等于耦合器的單邊增益。2.2 Wilkinson功分器的設計與仿真基于現有的工藝水平,選用的導體為金,其厚度為0.01 mm,由于LTCC基板的工藝精度不佳,插損比較大,故而利用陶瓷作為介質(zhì),其介電常數εr=9.9,厚度為0.635 mm,損耗角正切值為0.006。通過(guò)軟件仿真可以計算出兩段50 Ω的線(xiàn)寬為W1=0.6 mm,70.7 Ω的線(xiàn)寬為W2=0.23 mm。電阻選為100 Ω的薄膜電阻。
按照上面的初始參數,利用HFSS仿真的結果計算,在X波段,三個(gè)端口的駐波均在1.19以下,兩臂的公分比:端口二約為-3.1 dB,端口三約為-3.5 dB、兩臂的隔離度在-27 dB以下和兩端口的相位差為90°±5°。
2.3 x波段T/R組件的電磁兼容分析
T/R組件中存在著(zhù)數字信號、模擬信號、微波信號、直流信號和脈沖信號等。因此,電磁兼容設計將是工程實(shí)現,調機聯(lián)試中的難點(diǎn),在設計階段,必須充分認識到電磁兼容性設計的重要性。
2.3.1 腔體效應
腔體效應是組件EMC設計中的一個(gè)重要環(huán)節,除了諧振頻率和相應的Q值會(huì )導致組件的不穩定工作以外,腔體內部具體場(chǎng)分布特征也可能導致組件整體性能上的失敗或成品率的下降。這里設計優(yōu)化的目標是盡量降低腔體內部場(chǎng)分布強度。另外,在熱耗嚴重地方(末級功率放大器芯片)不能有高強度的的場(chǎng)分布,如圖4所示。同時(shí),末級功率放大器的抗失配比對整個(gè)支路的穩定性也具有實(shí)際意義,而加上吸波材料來(lái)解決腔體自激現象也非常有用。
2.3.2 電源完整性
電源的完整性設計對T/R組件的正常穩定工作至關(guān)重要,造成電源不穩定的根源主要在于兩個(gè)方面:一是器件高速開(kāi)關(guān)狀態(tài)下,瞬態(tài)交變電流過(guò)大;二是電流回路上存在的電感。
通過(guò)改變T/R組件內部接地方式,尤其LTCC內部接地方式,可以在多層布線(xiàn)結構要求和地平面阻抗之間找到平衡點(diǎn),對各種電源之間進(jìn)行地的隔離等來(lái)改善電源之間的干擾等。
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