论文一种Ka频段瓦式有源相控阵天线设计是适合相控阵论文写作的大学硕士及相关本科毕业论文，相关相控阵开题报告范文和学术职称论文参考文献下载。
摘 要： 在Ka频段,由于单元间距小和集成度高,采用“瓦式”结构集成,有源相控阵天线设计难度大.提出一种Ka频段“瓦式”有源相控阵天线设计方法.采用多功能集成芯片技术实现“瓦式”TR组件的设计,“瓦式”有源相控阵天线的整体架构采用模块化设计.最后设计了一种电控扫描的有源相控天线,采用软件仿真和数值分析设计,加工制造原理樣机,测试性能指标,验证了提出方法的可行性.
关键词： 多功能集成芯片； Ka波段； 瓦式结构； 有源相控阵天线
中图分类号： TN82?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）07?0043?05
Design of a tile?type active phased?array antenna in Ka?band
CHEN Junquan, HE Haidan, HE Qing
（Southwest Institute of Electronic Technology, Chengdu 610036, China）
Abstract： Since the active phased?array antenna is difficult to design the tile?type structure due to the all element spa?cing and high integration in Ka?band, a design method of the tile?type active phased?array antenna in Ka?band is proposed. The multi?functional integrated chip technology is used to design the tile?type T/R module. The overall architecture of the tile?type active phased?array antenna is designed in modularization. An active phased?array antenna with a function of electronic control scanning was designed. The software simulation and numerical analysis are used to design and manufacture a principle prototype. The performance index of the antenna was tested to verify the feasibility of the method.
Keywords： multi?functional integrated chip； Ka?band； tile?type structure； active phased?array antenna
0 引 言
目前,有源相控阵天线已经广泛应用于雷达、通信、测控等领域,正朝着小型化、高性能、低成本等方面不断发展[1?2].
在设计中,有源相控阵天线结构集成方式可分为[3?4]：纵向集成横向组装的“砖式”结构和横向集成纵向组装的“瓦式”结构.前者电路设计和制造工艺简单,但集成度、纵向尺寸大,成本较高；后者集成度高,纵向尺寸小,散热路径短,成本相对低,已逐渐成为有源相控阵天线发展的新趋势,但设计和实现难度较大[5],例如,需要在同层中实现器件和电路排布；需要完成各层之间信号的分配等.在Ka频段,若单元间距取半个波长,最大间距也仅为6 mm左右,天线的横向空间狭小,为了实现电路设计、器件排布以及高低频垂直互联,一般采用简单的“砖式”结构集成方式 [6?7].为了追求更优性能,结构集成方式也逐渐向“瓦式”转化[8?9].但在设计中为了解决横向空间狭小的问题,损失了天线的一些性能,文献[8]增大了天线单元间距（8.4 mm约为0.8个波长）,降低了天线大扫描角的性能.文献[9]天线阵列一体化集成设计制造工艺要求高,降低了天线的维修性和扩展性等功能.
为了解决上述问题,本文提出了一种Ka频段“瓦式”有源相控阵天线设计方法.在设计中,采用多功能集成芯片技术,使TR组件内部芯片更高密度集成,并简化了电路设计,提高了横向空间集成度,解决了空间狭小的问题,实现了“瓦式”TR组件的设计.同时,整个“瓦式”有源相控阵天线的整体构架采用子阵模块化设计,简化了系统的垂直互联问题,并提高了系统的测试性、维修性以及可扩展性.最后设计了一种电控扫描的有源相控天线,对该系统的关键电路、总体性能、散热特性进行了软件仿真和数值分析设计,加工制造原理样机并测试电性能指标.该原理样机的实际测试指标和设计指标基本吻合,验证了该方案的可行性.
1 关键技术
1.1 多功能集成芯片设计
在传统方案中,有源相控阵天线射频功能部分是以单个芯片实现一个独立功能方式,通过多层布线基板实现不同功能的裸芯片和电路元件组装.为了实现电扫描功能,有源相控阵天线单个通道就需要多种芯片,例如,功放、移相器及转换驱动等.在结构集成方式中, “砖式”是将多层布线基板分布在与天线口径垂直的平面内,芯片排布为垂直方向；“瓦式”是将多层布线基板分布在与天线口径平行的平面内,芯片排布为水平方向,如图1所示.对Ka频段而言,相控阵天线每个通道的单元间距[dx等于dy≤6]mm,“砖式”方案单个通道可用面积（ATR）等于单元间距（dx）×纵向尺寸（dz）,由于dz较大,T/R组件的空间不受限制.而“瓦式”方案单个通道可用面积（ATR）等于单元间距（dx）×单元间距（dy）,由于dx等于dy受限,T/R组件可能没有足够的空间来安置这些芯片及相关电路.
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参考文献：
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