X波段高功率T/R組件的設(shè)計(jì)與制作
2.1 設(shè)計(jì)思路
設(shè)計(jì)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?yàn)樾盘栐谳斎牍Ψ制鞯妮敵龆耸峭辔坏?,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的線長,這樣可以利用如下公式:本文引用地址:http://cafeforensic.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(shè)計(jì)與仿真基于現(xiàn)有的工藝水平,選用的導(dǎo)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(shù)εr=9.9,厚度為0.635 mm,損耗角正切值為0.006。通過軟件仿真可以計(jì)算出兩段50 Ω的線寬為W1=0.6 mm,70.7 Ω的線寬為W2=0.23 mm。電阻選為100 Ω的薄膜電阻。
按照上面的初始參數(shù),利用HFSS仿真的結(jié)果計(jì)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組件中存在著數(shù)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(shè)計(jì)將是工程實(shí)現(xiàn),調(diào)機(jī)聯(lián)試中的難點(diǎn),在設(shè)計(jì)階段,必須充分認(rèn)識到電磁兼容性設(shè)計(jì)的重要性。
2.3.1 腔體效應(yīng)
腔體效應(yīng)是組件EMC設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),除了諧振頻率和相應(yīng)的Q值會導(dǎo)致組件的不穩(wěn)定工作以外,腔體內(nèi)部具體場分布特征也可能導(dǎo)致組件整體性能上的失敗或成品率的下降。這里設(shè)計(jì)優(yōu)化的目標(biāo)是盡量降低腔體內(nèi)部場分布強(qiáng)度。另外,在熱耗嚴(yán)重地方(末級功率放大器芯片)不能有高強(qiáng)度的的場分布,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(wěn)定性也具有實(shí)際意義,而加上吸波材料來解決腔體自激現(xiàn)象也非常有用。
2.3.2 電源完整性
電源的完整性設(shè)計(jì)對T/R組件的正常穩(wěn)定工作至關(guān)重要,造成電源不穩(wěn)定的根源主要在于兩個(gè)方面:一是器件高速開關(guān)狀態(tài)下,瞬態(tài)交變電流過大;二是電流回路上存在的電感。
通過改變T/R組件內(nèi)部接地方式,尤其LTCC內(nèi)部接地方式,可以在多層布線結(jié)構(gòu)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)行地的隔離等來改善電源之間的干擾等。
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