【摘 要】
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多波束相控阵雷达凭借其优越的抗干扰能力、超远探测距离、多目标跟踪和生存能力等诸多优势在军用电子领域得到广泛应用。随着军事和民用需求的日益增强,制造出高性能、小型化、高集成度、低成本、重量轻、高可靠性的产品成为电子领域内的重要发展方向。本文采用微波多芯片组件技术（Microwave Multi-Chip Module,MMCM）和微波多层板技术,完成了Q波段双波束相控阵接收前端的研究。本文将从以下几
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多波束相控阵雷达凭借其优越的抗干扰能力、超远探测距离、多目标跟踪和生存能力等诸多优势在军用电子领域得到广泛应用。随着军事和民用需求的日益增强,制造出高性能、小型化、高集成度、低成本、重量轻、高可靠性的产品成为电子领域内的重要发展方向。本文采用微波多芯片组件技术（Microwave Multi-Chip Module,MMCM）和微波多层板技术,完成了Q波段双波束相控阵接收前端的研究。本文将从以下几个方面对接收组件进行设计,一是采用微波单片集成电路（MMIC,Microwave Monolithic Integrated Circuit）,通过金丝互连实现射频前端的电路设计;二是利用微波多层板技术实现关键无源电路的设计;三是采用双面结构布局,通过绝缘子穿腔实现背面电源、波束控制电路的设计。具体研究内容如下:首先对多波束相控阵接收前端的国内外现状进行调研,重点调研了本次设计所需关键技术。根据技术指标和设计原则,对系统进行链路设计和仿真预估。其次对接收前端电路进行设计,根据系统指标对有源电路前级的低噪放芯片、多功能幅相芯片、功分器芯片进行选型,并对系统关键无源电路进行重点设计。通过对多层板叠层电路的选材与分析,采用Rogers4003基板和粘结片RO4450B实现了4层微波电路板。在此基础上设计了三种层间互连结构:（1）准同轴过孔式垂直互连结构:通过仿真与优化,过孔式垂直互连结构在43.5GHz-46GHz范围内,回波损耗小于-23d B,插入损耗小于0.08d B;（2）基于不对称槽线的层耦合过渡结构:层耦合过渡结构在43.5GHz-46GHz内,回波损耗小于-22d B,插入损耗小于0.1d B;（3）准同轴过孔和层耦合结合的过渡结构:该过渡结构在保证最佳传输特性的基础上,尽可能缩小电路布局的尺寸。实测结果表明,单个准同轴过孔-层耦合结合的过渡结构在43.5GHz-46GHz频率范围内,插入损耗小于3.5d B,回波损耗小于-10d B。最终采用准同轴过孔和层耦合过渡结构实现了多波束网络的设计,其中四合一路单元电路在43.5GHz-46GHz频率范围内,插入损耗小于0.2d B,回波损耗小于-18d B,相邻通道隔离度大于32d B。最终对接收组件进行电路版图设计、电源及波控电路板设计、腔体结构设计。经过加工与测试,整机尺寸为73.2mm×67.5mm×14.3mm,在43.5GHz-46GHz的频率范围内,通道增益大于45d B,噪声系数小于3.3d B,增益平坦度小于1.5d B,输入端口驻波比小于2,移相精度小于4°,衰减精度小于0.4d B,满足设计要求。
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