有源相控阵雷达TR组件研制

s波段有源相控阵雷达TR组件研究【摘要】本文主要涉及工作在S波段的频带，频带宽度为400MHz、平均占空比与脉冲宽度分别在10%、200μs以内，基于有源相控阵雷达TR组件，这一组件应用模块化的设计方式，并将功率放大、接受以及电源模块正和到铝合金板当中，借助合理的布局与优化电路结构，强化强迫液冷的散热设计方式，保障组件的性能指标满足设计要求，并且还带有更小体积、更轻重量以及更紧凑结构等基础特征。

对此，本文简要分析s波段有源相控阵雷达TR组件研究，希望能够为相关工作者提供帮助。

【关键词】s波段；有源相控阵雷达；TR组件；临床研究引言伴随着高功率固态功率器件和单片微波集成电路的持续发展，每一个相控阵雷达天线单元通路可以设置固态的TR组件，其属于有源相控阵雷达天线，和常规雷达相比，有源相控阵雷达具备更加明显的探测优势，抗干扰能力也更加明显同时可靠性相对较高，可维护优势比较突出。

雷达天线当中每一个TR组件相比于普通雷达的高频头，不仅有低噪声放大器和波束控制电路等多种功能电路，并且TR组件属于有源相控阵雷达的重点部件，属于固态有源相控阵雷达发射期间最为基础且重要的部件。

对此，探讨s波段有源相控阵雷达TR组件具备显著实践性价值。

一、s波段有源相控阵雷达TR组件研究要求目前来看，关于s波段有源相控阵雷达TR组件的研究要求主要在于三个方面，具体如下：1、高性能。

TR组件之间的输出幅度与插入相位的一致性会直接影响固态有源相控阵雷达的整体指标，在输出幅度与插入相位存在较大差异时，天线空间合成的辐射功率会明显下降，此时还会导致波束出现指向偏差与精度变化等问题，此时便需要TR组件的发射支路与接收支路之间的输出幅度和插入相位保持高度一致性。

并且电源转换效率在TR组件当中也是提供能量初级电源功率消耗的比值，这也是衡量TR组件的重点性能指标[1]；2、高可靠性。

因为TR组件数量庞大，可靠性会对整个雷达的MTBF形成影响。

应用多TR组件空间合成属于可靠性分析并应用并联模型，这一种方式可以允许少数组件在性能下降时也不会影响雷达的正常运行。

毫米波有源相控阵tr组件集成技术
毫米波有源相控阵TR组件集成技术是一种新兴的技术，它可以实现高效的毫米波无线通信和高精度的雷达探测。

该技术主要是通过将多个TR组件集成在一起，构成一个整体的毫米波有源相控阵系统，从而实现对天线信号进行实时控制和调节。

相比于传统的毫米波有源天线系统，该技术具有更高的灵活性和可靠性，可以有效地提高无线通信和雷达探测的性能和可靠性。

同时，该技术还能够大幅降低系统的成本和复杂度，为毫米波无线通信和雷达探测的广泛应用提供了有力的支持。

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有源相控阵的天线设计的核心：T/R组件有源相控阵天线设计的核心是T/R组件。

T/R组件设计考虑的主要因素有：不同形式集成电路的个数，功率输出的高低，接收的噪声系数大小，幅度和相位控制的精度。

同时，辐射单元阵列形式的设计也至关重要。

1 芯片设计普遍的做法是将电路按功能进行了分类，然后放置于不同的芯片上，再通过混合的微电路进行连接，如图所示。

一个T/R模块的基本芯片设置包括了3个MMICs组件和1个数字大规模集成电路(VLSI)，如图所示。

•高功率放大器(MMIC)•低噪声放大器加保护电路(MMIC)•可调增益的放大器和可调移相器(MMIC)•数字控制电路(VLSI)大多数X波段及以上频段T/R组件都采用基于GaAs工艺的MMICs技术。

该技术有个缺点就是热传导系数极低，因此基于GaAs的电路需要进行散热设计。

未来T/R组件的发展方向是基于GaN和SiGe的设计工艺。

基于GaN的功率放大器可实现更高的峰值功率输出，从而提升雷达的灵敏度或探测距离，输出功率是基于GaAS工艺电路的5倍以上。

SiGe工艺虽然传输的功率不如GaAs，然而该材料成本较低，适用于未来低成本、低功率密度雷达系统的设计。

2 功率输出通常情况下，在给定阵列的口径后，雷达系统所需要的平均功率输出也基本确定了。

天线可实现的最大平均功率与每个TR组件的输出功率、T/R组件的个数、T/R组件的效率和散热等条件相关。

在高功率放大器设计时，需要的峰值功率是重要的指标，定义为平均功率除以最小的占空比。

雷达系统的峰值功率是由整个天线阵列实现的，也就是说当峰值功率确定后，所需要的最少T/R组件个数也随之确定。

雷达系统TR组件设计需要综合考虑天线口径、T/R模块的输出功率以及T/R组件布局等因素，如为了实现同样的雷达探测性能且T/R组件个数相同，对于4m2口径天线，假定每个T/R组件的输出功率为P，那么对于2m2口径天线，每个T/R组件的输出功率为2P，如图所示。

有源相控阵的天线设计的核心：TR组件电子万花筒平台核心服务电子元器件：价格比您现有供应商最少降低10%射频微波天线新产品新技术发布平台：让更多优秀的国产射频微波产品得到最好的宣传！发布产品欢迎联系管理，专刊发布！强力曝光！有源相控阵天线设计的核心是T/R组件。

T/R组件设计考虑的主要因素有：不同形式集成电路的个数，功率输出的高低，接收的噪声系数大小，幅度和相位控制的精度。

同时，辐射单元阵列形式的设计也至关重要。

文章转自:XingXing 雷达通信电子战1 芯片设计理想情况下，所有模块的电路需要集成到一个芯片上，在过去的几十年，大家也都在为这个目标而努力。

然而，由于系统对不同功能单元需求的差别，现有的工程技术在系统性能与实现难度上进行了折衷的考虑，因此普遍的做法是将电路按功能进行了分类，然后放置于不同的芯片上，再通过混合的微电路进行连接，如图所示。

一个T/R模块的基本芯片设置包括了3个MMICs组件和1个数字大规模集成电路(VLSI)，如图所示。

•高功率放大器(MMIC)•低噪声放大器加保护电路(MMIC)•可调增益的放大器和可调移相器(MMIC)•数字控制电路(VLSI)根据不同的应用需求，T/R模块可能还需要其他一些电路，如预功放电路需要将输入信号进行放大以满足高峰值功率需求。

大多数X波段及以上频段T/R组件都采用基于GaAs工艺的MMICs技术。

该技术有个缺点就是热传导系数极低，因此基于GaAs 的电路需要进行散热设计。

未来T/R组件的发展方向是基于GaN和SiGe的设计工艺。

基于GaN的功率放大器可实现更高的峰值功率输出，从而提升雷达的灵敏度或探测距离，输出功率是基于GaAS工艺电路的5倍以上。

SiGe工艺虽然传输的功率不如GaAs，然而该材料成本较低，适用于未来低成本、低功率密度雷达系统的设计。

2 功率输出通常情况下，在给定阵列的口径后，雷达系统所需要的平均功率输出也基本确定了。

天线可实现的最大平均功率与每个TR组件的输出功率、T/R组件的个数、T/R组件的效率和散热等条件相关。

TR组件自动测试系统设计摘要：tr组件待测数据量和需计算数据量大、控制信号繁琐，构成测试系统的仪表较复杂，需要设计全自动tr组件测试系统以满足相控阵雷达研制需求。

根据被测tr组件工作特点，本文详细介绍了测试系统组成和测试原理，测量精度的计算。

关键词：tr组件自动测试系统集成中图分类号：tp274 文献标识码：a 文章编号：1007-9416(2012)01-0074-01tr组件是有源相控阵雷达的核心部件，也是发展有源相控阵技术的关键。

tr组件在批量生产时，数量大、测试指标多、待处理数据量庞大、组件控制信号繁琐，设计一套全自动tr组件测试系统，实现对大批量tr组件性能指标准确、快速、方便地测试，意义极其重大。

在相控阵雷达研制和生产过程中，tr组件测试技术是影响产品研制、生产进度、产品质量以及成本的一项关键技术。

tr组件自动测试系统涉及的技术很多，包括有微电子技术、微波测量技术、总线技术、数据库和自动化控制与管理等。

本文在借鉴目前国内外已有的先进测试系统基础上，根据被测对象特点和测试系统要求，研究和设计tr组件自动测试系统。

1、系统组成根据被测tr组件性能指标特点以及所要求的测量精度，除专用测试仪表外，所需硬件还包括tr组件控制器、开关矩阵、控制计算机、路由器以及连接附件，构建tr组件自动测试系统。

计算机通过串口给tr组件控制器发送指令，指令包含tr组件的工作通道、占空比、周期、衰减量、相移量等，tr组件控制器根据接收到的指令，控制tr组件工作在相应状态，并给计算机发送反馈报文，报告tr组件当前工作状况，实时显示tr组件工作电流，防止过流发生；同时计算机通过路由器与测量仪器进行通信，包括仪器参数设置、仪器校准和测量数据的读取；当选择对tr组件某个参数进行测试时，计算机给tr组件控制器发送指令，由tr组件控制器实现对开关矩阵的控制，导通所需测量通道。

发射通道脉冲s参数测试使用宽带法，由tr组件控制器产生所需同步脉冲信号；示波器测量脉冲参数需使用检波器；功率探头用于完成峰值功率测量，同时也用于网络分析仪的源功率校准。

相控阵雷达TR组件自动测试系统的研究与实现作者：程浩然伍进进来源：《电子技术与软件工程》2016年第10期摘要随着雷达系统的广泛应用，对其系统综合性能也提出更高的要求。

以往雷达发射天线控制中，多以伺服系统为主，用于完成波束传播方向改变、雷达信号多方位发射与接收等工作。

而在当前相控阵雷达运用下，其无需将伺服系统引入，便可实现伺服系统的功能。

本文将对微波测量相关概述、TR组件测试系统硬件与软件设计以及误差问题控制进行探析。

【关键词】TR组件相控阵雷达自动测试系统误差控制作为计算机技术、信号处理技术以及雷达信号理论发展的重要产物，相控阵雷达可在移相器作用下，对发射与接收天线波束进行控制，对于该控制过程中涉及的电路功能组合，便可叫做TR组件。

由于TR组件本身可被纳入微波电路范畴，涉及较多功能部件，且制造工艺较为复杂，若忽视组件质量控制，将使整个系统性能受到影响。

因此，本文对TR组件测试相关研究，具有十分重要的意义。

1 微波测量相关概述针对TR组件测试中功能部件多、部件的制造工艺复杂等难题，要求做好TR组件自动测试系统构建工作。

该系统在构成上集中表现为控制软件、主控计算机、被测件控制器、可程控开关矩阵与测量仪器等。

系统测试过程中，对于TR组件，可将其看作为微波二端口网络，这样在实际测量中，主要需对发射驻波、接收相位精度、接收增益等进行判断，便可完成组件测试过程。

从微波网络测量的基本原理看，集中在元器件特性、低频网络与微波网络等表征方法上。

同时需注意该测量的实现应将微波网络分析仪引入其中，其可对散射参数进行准确测量。

该设备应用下，主要对被测网络下的传输、反射等信号进行分离，通过采样变频，并对比入射信号，以此使相位、幅度等信息从ADC电路中分离出来，在此基础上通过微处理器的利用，完成最终的处理与运算过程。

尽管该设备应用下取得的效果较为明显，但对于脉冲大功率信号很难测量，此时要求将脉冲矢量网络分析设备引入，其可保证测试更为快速、准确。

浅析TR组件的原理及其在雷达中的应用摘要：时间反转技术，即TR技术，通常在其他系统中应用TR组件来实现。

声学和地理是TR技术主要应用的两个方面之一，其次，雷达的理论方面、无线网络方面和系统方面均是需要研究的重点，同时，该项技术的拓展应用也在迅速发展，未来将会涌现更多应用领域。

关键词:时间反转；多输入多输出雷达；克拉美罗界；距离估计；到达方向估计对于目前而言，TR组件应用是一个备受关注的话题，但是实际上，TR组件在雷达领域的应用早已达到成熟水平。

本文结合多年经验和目前TR组件的最新发展，介绍了TR组件在多种雷达应用中的应用。

本文还详细介绍了多输入多输出雷达中TR组件的应用，并通过实验分析了各种雷达应用中TR组件的性能表现。

一、TR组件(一)TR组件的介绍TR组件即收发组件，是T/R（Transmitter and Receiver）的简写。

一般来说，T/R组件指无线视频传输系统中连接视频与天线的部分。

T/R组件的一端连接天线，一端连接中频处理单元，从而形成完整的无线收发系统。

它的作用是扩大、调整和削弱信号。

通常包含收发两个支路，单元电路涵盖本振、上下变频、滤波器、低噪声放大器、功率放大器、双工电路等模块。

(二)基本原理为了介绍TR组件技术原理，首先需要知道两个方面：目标源头的存在情况（也就是有源或无源）以及TR组件应用时是模拟计算得出结果还是通过物理传输。

这两个方面将会对TR组件技术的基本应用产生影响。

通常，我们使用TR组件对现实中存在的物体进行物理传输，如下图所示，这在有源目标的情况下是非常有用的。

图1图片展示的是探测脉冲的向前传播，考虑到实际情况，图片中包含了许多干扰杂波，介质为强多径介质，与真实应用接近。

在正向探测阶段中，每个小部分的传感阵列都会接收到延迟且失真的探测信号，这些探测信号是从多个路径传输回来的，并与实际探测信号进行比较。

以下图片展现了另一种时间反转信号的传播方式：反向传播。

这种情况与之前描述的情况相似，但同时考虑现实因素，引入了大量干扰信号，从而形成了一个强多径介质。