朱焰

【摘 ?要】本文結(jié)合系統(tǒng)框圖介紹了典型T/R組件系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案，簡要分析了TR組件的各項(xiàng)主要指標(biāo)如何實(shí)現(xiàn)。并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用中遇到的問題提出解決方案。

【關(guān)鍵詞】典型;TR 組件;鎖相頻率源;電路設(shè)計(jì);實(shí)際應(yīng)用。

Abstract：Combined with TR system block diagram this paper introduces the design method of typical T/R components，and briefly analyzes how to achieve indicators of typical components.Combined with practical application bring forward a way to solve the problem.

Keyword：Typical;TR component;phase-locked frequency source;circuit design;practical application

1引言

微波收發(fā)組件作為微??波通?信?的?前端，在整個(gè)通信有著重要的地位。本文從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，介紹典型的Ku波段收發(fā)組件的設(shè)計(jì)方案及難點(diǎn)。

2 TR 組件系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)

本文的TR系統(tǒng)框圖如圖1所示：

組件功能框圖如圖1所示，主要包括鎖相源、發(fā)射支路、接收支路、電源及控制電路等主要部分。實(shí)現(xiàn)以下功能：

● ?在同一個(gè)參考源的基礎(chǔ)上，鎖相源同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)頻率相差參考源的微波信號分別做為發(fā)射泵源和接收本振。

● ?發(fā)射泵源通過發(fā)射開關(guān)選通和功率放大器產(chǎn)生發(fā)射信號，輸出到整機(jī)接口;并實(shí)現(xiàn)發(fā)射信號的脈沖調(diào)制，發(fā)射信號的分時(shí)切換。

● ?接收通道放大來自整機(jī)接口的高頻信號，通過接收開關(guān)選通、接收放大器放大、鏡像抑制混頻器混頻后形成中頻信號送回系統(tǒng)信號處理端。

● ?環(huán)行器由整機(jī)控制實(shí)現(xiàn)收發(fā)的雙工工作。

3 TR 組件主要指標(biāo)實(shí)現(xiàn)

● ?發(fā)射中心頻率： ?選用溫度穩(wěn)定度高、相噪佳的晶振作參考源，采用數(shù)字鎖相電路合成高穩(wěn)定度的發(fā)射泵源

晶振安裝采用硅橡膠材質(zhì)的減震墊，以便滿足振動條件下發(fā)射信號相噪惡化較不振動時(shí)的惡化值≤20dB@（1KHz～15KHz（范圍內(nèi)）

● ?發(fā)射高/低功率輸出：發(fā)射高功率根據(jù)整機(jī)要求通過芯片放大器級聯(lián)實(shí)現(xiàn)

發(fā)射低功率通過調(diào)節(jié)多級并聯(lián)限幅器管芯的偏置電路實(shí)現(xiàn)

● ?接收總增益： ? ?選用低噪聲單片放大器級聯(lián)低噪聲芯片放大器的電路實(shí)現(xiàn)

整機(jī)要求的系統(tǒng)總增益

需要綜合考慮開關(guān)、隔離器、環(huán)形器、限幅器、混頻器、中

頻橋等對總增益的損耗

● ?噪聲系數(shù)： ? ? 接收支路低噪聲放大器之前的開關(guān)、隔離器、環(huán)形器、限幅

器等插損累加，低噪聲放大器本身噪聲系數(shù)及其后續(xù)電路的

換算噪聲貢獻(xiàn)構(gòu)成了接收支路總的噪聲系數(shù)，通過優(yōu)化電路

可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總噪聲系數(shù)≤7dB

4 TR 組件應(yīng)用中遇到的振動問題解決方案

4.1 ?問題描述

組件裝入整機(jī)后在進(jìn)行缺陷剔除振動試驗(yàn)時(shí)，出現(xiàn)整機(jī)靈敏度惡化較多的情況，超出了整機(jī)正常使用的范圍。

4.2 ?整機(jī)靈敏度惡化相關(guān)因素

經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)、論證發(fā)現(xiàn)整機(jī)靈敏度下降與整機(jī)振動條件下組件的中頻噪聲惡化密切相關(guān)，如圖2所示。

4.3引起中頻噪聲惡化的因素

1）外部泄露

組件安裝于整機(jī)密閉的環(huán)境中，若發(fā)射信號向外泄露過大，足夠強(qiáng)的泄露信號可反射進(jìn)入接收通道，與本振信號混頻產(chǎn)生中頻信號導(dǎo)致中頻噪聲電平上抬。

2）內(nèi)部泄露

由于受到結(jié)構(gòu)、加工精度的限制，組件發(fā)射支路的信號形成內(nèi)部串?dāng)_，一部分信號泄露到接收支路，與本振信號混頻產(chǎn)生中頻信號造成中頻噪聲電平惡化。

4.4 機(jī)理分析

1）外部泄露

組件內(nèi)部為模塊化結(jié)構(gòu)，各模塊的機(jī)加工精度、安裝尺寸存在差異，有可能造成發(fā)射支路的信號通過空間泄露反射回接收支路，在鏡像抑制混頻器中與接收本振信號混頻，產(chǎn)生中頻信號。

隨著振動量級、振動譜型的變化，蓋板、腔體產(chǎn)生的形變大小也不一樣，形變會使信號泄露大小發(fā)生變化，從而對中頻信號造成幅度調(diào)制，使主頻近端噪聲上抬。

2）內(nèi)部泄露

發(fā)射支路與接收支路位于相鄰的腔內(nèi)，發(fā)射支路工作時(shí)不可避免會產(chǎn)生信號泄露。泄露的發(fā)射信號進(jìn)入接收通道后，在鏡像抑制混頻器中與接收本振信號混頻，產(chǎn)生中頻信號。

振動條件下蓋板、腔體會產(chǎn)生形變大小不同，組件的振動響應(yīng)不一樣。形變會使信號泄露大小發(fā)生變化，從而對中頻信號造成幅度調(diào)制，使主頻近端噪聲上抬變大，導(dǎo)致整機(jī)靈敏度不滿足使用要求。

4.5 解決方案

1）處理外部泄露引起的中頻噪聲電平惡化

在容易產(chǎn)生向外泄露放射信號的安裝縫隙，靠近中頻口方向的安裝縫隙內(nèi)填塞鋁箔、吸收材料等，達(dá)到減少功率信號向外泄露、向內(nèi)反射的目的。

增加測試工裝，測量泄露到組件外部的發(fā)射信號的大小?？刂瓢l(fā)射支路的信號的泄露值小于經(jīng)驗(yàn)值（-20dBm）。

2）處理內(nèi)部泄露引起的中頻噪聲電平惡化通過模擬振動條件、預(yù)振動試驗(yàn)剔除內(nèi)部泄露大的組件。

通過對組件內(nèi)部的模塊重新配合裝配、設(shè)法減小模塊間信號傳輸方向上的安裝間隙、通過工藝改進(jìn)減小各模塊的信號泄露達(dá)到：降低內(nèi)部泄露在振動、非振動狀態(tài)下的變化量，從而降低泄露信號對中頻信號造成的調(diào)制幅度，減小中頻噪聲電平惡化。

5結(jié)論

通過反復(fù)的試驗(yàn)、摸索、分析工作，驗(yàn)證了振動條件下中頻噪聲電平近端的變化對整機(jī)靈敏度惡化的影響。提出了振動條件下改善中頻噪聲電平變化的有效方法。從而切實(shí)提高了整機(jī)的靈敏度，在工程應(yīng)用中意義重大。

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（作者單位：中國電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所）