专利名称：一种tr组件系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及有源相控阵雷达中T/R组件的设计技术领域，特别是ー种TR组件系统。
背景技术：
T / R组件是构成有源相控阵雷达的核心部件之一，电子技术的发展使得现代对有源相控阵雷达的要求越来越高，因此对T / R组件的各个性能也提出了更高的要求。而微电子技术和MMIC电路的发展为T / R组件的设计提供了良好的基础，当前组件技术的发 展趋势是在利用HTCC，LTCC等多层微带基板的基础上，集成一片或数片多功能MMIC电路，再通过微电子进行互连。这种组件具有体积小、重量轻、性能指标高、一致性好的特点。因为在数量相同的ー组T / R组件中合成发射功率越大，其雷达照射的范围则越大，所以研究高功率T / R组件显得非常重要。
发明内容本实用新型的目的是提供ー种TR组件系统，其具有较低的噪声系数，较高的幅相指标、宽脉冲输出功率。为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为ー种TR组件系统，其包括数字开关移相模块、波束控制模块，数字开关移相模块通过信号接收通道和信号发射通道分别连接天线；信号接收通道上设有限幅器和低噪声放大器；信号发射通道上设有功率放大器；数字开关移相模块中包括移相器和可控开关；信号接收通道的输出端、信号发射通道的输入端、移相器三者之间通过可控开关连接；波束控制模块控制可控开关的导通或断开，从而实现移相器与信号接收通道，或者信号发射通道的导通。作为ー种改进，本实用新型还包括环形器，环形器包括第一端ロ、第二端口和第三端ロ ；其中，第一端ロ与第二端ロ单向连通；第二端ロ与第三端ロ单向连通；环形器的第一端ロ连接信号发射通道的输出端，第二端ロ连接天线，第三端ロ连接信号接收通道的输入端，从而实现功率放大器到天线，以及天线到限幅器的信号单向流动，同时避免环形器与天线之间开路时，功率放大器与环形器之间的反射能量进入限幅器，对信号接收通道上的组件造成损坏。环形器可采用现有的三端ロ环形器，或者多端ロ环形器。为了实现TR组件工作在发送周期或者接收周期的切換，本实用新型的数字开关移相模块中的可控开关为单刀双掷微波开关；其输入端连接移相器，两个分支信号端分别连接信号发射通道的输入端和信号接收通道的输出端。单刀双掷微波开关为现有产品，通过高低电平控制导通的切換，波束控制模块对单刀双掷微波开关的控制技术可利用现有软件编程技术。作为ー种改进，本实用新型数字开关移相模块中还包括负载，所述可控开关为单刀三掷微波开关；其输入端连接移相器，三个分支信号端分别连接信号发射通道的输入端、信号接收通道的输出端和负载。具体的，当TR组件启动时，瞬时电流较大，波束控制模块控制单刀三掷开关使负载与四位移相器导通，可避免TR组件系统中的其他组件因过流而损坏。优选的，本实用新型所述移相器为开关线型四位移相器。开关线型的四位移相器尺寸较小，可保证TR组件系统的整体尺寸较小。上述可控开关优选现有产品中高反压大功率的微波开关器件。四位移相器除选用现有成熟产品外也可利用现有技术对移相器电路进行自行设计。在功率放大器的设计中涉及微波器件的选取，一般来说，在相同的使用环境和频率条件下，V-MOS场效应晶体管比双极NPN硅脉冲晶体管具有増益高，温度性能好，可靠性 好等优点；同时V-MOS场效应晶体管可与双极NPN硅脉冲晶体管ー样C类工作，以减小功耗；此外V-MOS器件是多数载流子器件，低温下其增益输出功率反而比常温大，而双极NPN硅脉冲晶体管，因是少数载流子器件，低温下因放大系数β的下降，而使增益、输出功率都下降。若选有双极NPN硅脉冲晶体管，需要三级放大，而选用V-MOS场效应晶体管，用两级放大就可达到上述有益效果，故作为ー种改进，本实用新型中所述信号发射通道上的功率放大器采用V-MOS场效应管功率放大器，减小了体积，重量和功耗。优选的，本实用新型中信号接收通道上的低噪声放大器采用单电源低噪声放大器。单电源低噪声放大器可选用现有产品，也可利用现有成熟电路电子技术进行设计，在设计中采用平衡电路的形式，可简化电路结构同时解决放大器的稳定性问题。限幅器是为了阻止较大的微波信号进入低噪声放大器，对低噪声放大器造成损坏，在选用限幅器时要选用具有承受功率高、限幅电平低、噪声低、增益较高的特点。进ー步的，本实用新型中所述信号接收通道上的限幅器和低噪声放大器采用一体化的限幅低噪声放大器。限幅低噪声放大器可选用现有产品，一体化的限幅低噪声放大器可减小TR组件系统的体积。本实用新型在应用时，波束控制模块接收雷达系统计算机的指令，指令工作的频率点号、波束号等，波束控制模块根据接收到的指令控制数字开关移相器的工作。波束控制模块采用现有的单片机实现，单片机中存储有频率点号、波束号与发射相位、接收相位相对应的相关数据库，在工作状态下，单片机根据接收到的频率点号和波束号，用查表法查出所对应的发射相位和接收相位，然后通过驱动电路控制移相器的工作，移相器相位加载的驱动电路可利用现有成熟电路电子技术设计。当TR组件系统工作在整个雷达系统中时，波束控制模块还被配置测试状态，即可对移相器的相位码、通过功率放大器以及低噪声放大器的信号字节长度进行测试，并将测试值送回到雷达系统计算机中。有益效果本实用新型采用模块化设计，使得TR组件系统中的发射通道与接收通道具有相对的独立性，减少了电路之间的失配和相互耦合；同时系统中各器件的组成保证了系统整体具有较高的幅相幅相指标和宽脉冲输出功率，降低了系统的噪声系数以及功耗。数字化的移相开关模块在波束控制模块的控制下能够可靠的完成TR组件的收发周期工作切換，在保证系统稳定可靠性的同时减小了系统的体积。

[0017]图I所示为本实用新型的功能模块结构示意图；图2所示为本实用新型的一种实施例结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的内容更加明显易懂，
以下结合附图和具体实施方式
进ー步描述。结合图1，本实用新型的TR组件系统包括数字开关移相模块I、波束控制模块5，数字开关移相模块I通过信号接收通道和信号发射通道分别连接天线；信号接收通道上设有限幅器3和低噪声放大器4 ;信号发射通道上设有功率放大器2 ；结合图I和图2，本实用新型中限幅器和低噪声放大器采用现有的一体化限幅低 噪声放大器产品；数字开关移相模块I中包括移相器和可控开关；信号接收通道的输出端、信号发射通道的输入端、移相器三者之间通过可控开关连接；移相器为现有的开关线型四位移相器；可控开关为单刀三掷微波开关，其输入端连接移相器，三个分支信号端分别连接信号发射通道上功率放大器2的信号输入端、信号接收通道上限幅低噪声放大器的信号输出端和ー个负载。当TR组件系统启动吋，瞬时电流较大，波束控制模块控制单刀三掷开关使负载与四位移相器导通，可避免TR组件系统中的其他组件因过流而损坏。系统启动后，波束控制模块根据系统所处的发射或接收周期控制单刀三掷开关的导通切換，从而实现移相器与信号接收通道，或者信号发射通道的导通，使系统工作在相应的周期内。单刀三掷微波开关通过高低电平控制导通的切換，波束控制模块对单刀双掷微波开关的控制技术可利用现有软件编程技木。如图2所示，本实用新型还包括环形器，环形器包括第一端ロ、第二端口和第三端ロ ；其中，第一端ロ与第二端ロ单向连通；第二端ロ与第三端ロ单向连通；环形器的第一端ロ连接信号发射通道的输出端，第二端ロ连接天线，第三端ロ连接信号接收通道的输入端，从而实现功率放大器到天线，以及天线到限幅器的信号单向流动，同时避免环形器与天线之间开路时，功率放大器与环形器之间的反射能量进入限幅器，对信号接收通道上的组件造成损坏。环形器可采用现有的三端ロ环形器，或者多端ロ环形器。在T / R组件系统设计时，最关键的是功率放大模块，在功率放大器的设计中涉及微波器件的选取，本实用新型中所述信号发射通道上的功率放大器采用V-MOS场效应管功率放大器，可选用现有产品，在自行设计时，本实用新型运用混合集成电路(HMIC )和多芯片组装(MCM)相结合的技术，根据现有的制造エ艺，设计出ー种平衡放大器作为发射通道的末级功放部分，该放大器是两只功放裸芯片和ー个Wilkinson功分器组成的，最終可提高功率的输出，同时可减小体积、重量和功耗。本实用新型的工作原理为，在发射周期内，由激励源送来的信号经移相器送至微波开关，此时微波开关接通功率放大器，于是激励信号经功放放大为所需功率，再送至三端ロ环行器，并经环行器送至天线辐射出去；在接收周期内，由天线接收到的微波信号经环行器送至限幅低噪声放大器，这时微波开关已在波束控制模块的控制下接通限幅低噪声放大器，限幅低噪声放大器把放大后的回波信号送至移相器，然后输出到接收馈电网络，即完成了 TR组件系统的收发过程。TR组件系统工作吋，波束控制模块接收雷达系统计算机的指令，指令包括TR组件系统工作的频率点号、波束号等，波束控制模块根据接收到的指令控制数字开关移相器的工作。波束控制模块采用现有的单片机实现，单片机中存储有频率点号、波束号与发射相位、接收相位相对应的相关数据库，在工作状态下，单片机根据接收到的频率点号和波束号，用查表法查出所对应的发射相位和接收相位，然后通过驱动电路控制移相器的工作，移相器相位加载的驱动电路可利用现有成熟电路电子技术设计。当TR组件系统工作在整个雷达系统中时，波束控制模块还被配置测试状态，即可对移相器的相位码、通过功率放大器以及低噪声放大器的信号字节长度进行测试，并将测试值送回到雷达系统计算机中。 本实用新型中所述具体实施案例仅为本实用新型的较佳实施案例而已，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本实用新型的技术范畴。
权利要求1.ー种TR组件系统，其特征是，包括数字开关移相模块、波束控制模块，数字开关移相模块通过信号接收通道和信号发射通道分别连接天线；信号接收通道上设有限幅器和低噪声放大器；信号发射通道上设有功率放大器； 数字开关移相模块中包括移相器和可控开关；信号接收通道的输出端、信号发射通道的输入端、移相器三者之间通过可控开关连接；波束控制模块控制可控开关的导通切換，从而实现移相器与信号接收通道，或者信号发射通道的导通。
2.根据权利要求I所述的TR组件系统，其特征是，还包括环形器，环形器包括第一端ロ、第二端口和第三端ロ ；其中，第一端ロ与第二端ロ单向连通；第二端ロ与第三端ロ单向连通；环形器的第一端ロ连接信号发射通道的输出端，第二端ロ连接天线，第三端ロ连接信号接收通道的输入端。
3.根据权利要求I或2所述的TR组件系统，其特征是，数字开关移相模块中的可控开关为单刀双掷微波开关；其输入端连接移相器，两个分支信号端分别连接信号发射通道的输入端和信号接收通道的输出端。
4.根据权利要求I或2所述的TR组件系统，其特征是，数字开关移相模块中还包括负载，所述可控开关为单刀三掷微波开关；其输入端连接移相器，三个分支信号端分别连接信号发射通道的输入端、信号接收通道的输出端和负载。
5.根据权利要求I或2所述的TR组件系统，其特征是，数字开关移相模块中的移相器为开关线型四位移相器。
6.根据权利要求I或2所述的TR组件系统，其特征是，信号发射通道上的功率放大器采用V-MOS场效应管功率放大器。
7.根据权利要求I或2所述的TR组件系统，其特征是，信号接收通道上的低噪声放大器采用单电源低噪声放大器。
8.根据权利要求I或2所述的TR组件系统，其特征是，信号接收通道上的限幅器和低噪声放大器采用一体化的限幅低噪声放大器。
专利摘要本实用新型公开一种TR组件系统，包括天线、数字开关移相模块、波束控制模块，以及分别连接在数字开关移相模块与天线之间的信号接收通道和信号发射通道；信号接收通道上设有限幅器和低噪声放大器；信号发射通道上设有功率放大器；数字开关移相模块中包括移相器和可控开关；信号接收通道的输出端、信号发射通道的输入端、移相器三者之间通过可控开关连接；波束控制模块控制可控开关的导通或断开，从而实现移相器与信号接收通道，或者信号发射通道的导通。本实用新型中TR组件的发射与接收通道具有相对的独立性，系统的噪声系数较低，同时电路之间的失配和相互耦合情况可大大减少，提高了系统工作的可靠性。
文档编号G01S7/285GK202393905SQ20112048157
公开日2012年8月22日 申请日期2011年11月29日 优先权日2011年11月29日
发明者张燕, 王园, 鞠志涛, 马云斌 申请人:南京鑫轩电子系统工程有限公司