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X波段高性能T/R套片应用

概述

       有源相控阵（Active Phased Array）或有源电子扫描阵列AESA（Active Electronically Scanned Array）雷达是指通过改变天线表面阵列单元所发射波束的合成方式，来改变波束扫描方向的雷达。与通过机械方式扫描的雷达天线相比，有源相控阵天线避免了机械运动，显著减少了扫描波束所需要的时间，并且提高了扫描的灵活性。相控阵雷达天线由大量的辐射单元构成，而T/R芯片是其中最核心的元器件。

       浙江6686体育官网下载科技股份有限公司是浙江省微波毫米波射频产业联盟的重要成员单位，公司以射频、微波、毫米波相控阵T/R芯片设计为核心业务领域和研究方向，产品主要服务于探测、遥感、通信、导航等领域。目前公司产品已覆盖L~W波段各类典型应用，产品涵盖GaN/GaAs功率放大器、GaAs低噪声放大器、GaN/GaAs收发前端芯片、GaAs/硅基幅相控制一体化多功能芯片、GaAs/GaN开关芯片、GaAs限幅器芯片等全套相控阵T/R前端芯片产品，并已成功应用于各类星载、机载、陆基平台，累计芯片出货量近百万颗。在出货量最大、应用最为广泛的X波段T/R套片产品方面，公司在研发和生产方面积累了丰富的经验，套片产品拥有灵活的设计架构，覆盖多种功率量级，具有优异的性能指标。

灵活的套片架构

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图1 相控阵前端T/R套片架构

本公司的X波段T/R套片产品既能满足传统的单通道架构，又可以支撑集成度更高的四通道架构设计。一个典型的相控阵前端T/R套片架构如图1所示，其中幅相控制多功能芯片可以选用单通道或四通道产品，功放芯片根据不同的输出功率等级可以选用GaAs或GaN产品，GaAs低噪放芯片和限幅器芯片既有分立产品，也有集成化的GaAs限幅低噪放芯片产品供选择。T/R组件中的CMOS电源管理及控制芯片推荐使用航芯源C490XX系列产品。

针对组件尺寸、重量等指标敏感不适合采用环形器的应用，本公司还开发了集成收发开关的GaAs功放芯片和集成功放、低噪放、收发开关、限幅器的GaAs收发前端芯片，具有高集成度和高效率优势，其芯片拓扑分别如图2和图3所示。

图2 集成开关的功放芯片拓扑

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图3 收发前端芯片拓扑


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一个典型的四通道T/R套片方案如图4所示，若采用高集成度收发前端芯片，最少仅需5颗芯片就能实现四通道T/R组件应用。

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图4 四通道T/R套片方案


                                        幅相控制多功能芯片的选型见下表

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                                              *1：内部集成串转并波控等功能。

                                              *2：可以提供镜像版本。


                                               低噪放/限幅低噪放芯片的选型见下表

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                                               *1：可以提供镜像版本。


                                               限幅器芯片的选型见下表

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多种功率量级产品供选择

       针对X波段T/R套片应用，本公司开发了多种类型、多种功率量级（从百mW量级到50W量级）的功放芯片供选择使用，主要包括以下产品。



                                                          GaN功率放大器芯片

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                                                         GaAs功率放大器芯片

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                                                              *1：可以提供镜像版本。

                                                          GaAs单电源功率放大器芯片

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                                                         GaAs含开关功率放大器芯片

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                                                             *1：可以提供镜像版本。


                                                         GaAs收发前端芯片

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优异的性能指标

       在功放芯片效率、低噪放/限幅低噪放芯片噪声系数、幅相控制多功能芯片功耗等T/R套片核心指标方面，本公司产品普遍具有性能指标优势。

 以8~12GHz 2W四通道T/R套片为例，选用S4501硅基四通道幅相控制芯片、G1508S-2功放芯片、G2502低噪放芯片、P9501A02限幅器芯片，如图5所示。

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图5 8~12GHz 2W四通道T/R套片

       套片接收链路噪声小于2.5dB，以发射占空比10%计算，T/R组件效率可以达到33%以上。套片典型测试曲线如下。

G1508S-2发射通道输出功率/附加效率

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G1508S-2接收通道小信号特性

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G2502增益

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G2502噪声系数

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S4501接收四通道增益特性

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S4501发射四通道增益特性

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S4501衰减精度

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S4501接收移相精度

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S4501发射移相精度

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S4501发射功率压缩曲线@9.5GHz

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