典型TR組件設計

朱焰

【摘 ?要】本文結合系統框圖介紹了典型T/R組件系統的整體設計方案，簡要分析了TR組件的各項主要指標如何實現。并結合實際應用中遇到的問題提出解決方案。

【關鍵詞】典型;TR 組件;鎖相頻率源;電路設計;實際應用。

Abstract：Combined with TR system block diagram this paper introduces the design method of typical T/R components，and briefly analyzes how to achieve indicators of typical components.Combined with practical application bring forward a way to solve the problem.

Keyword：Typical;TR component;phase-locked frequency source;circuit design;practical application

1引言

微波收發組件作為微??波通?信?的?前端，在整個通信有著重要的地位。本文從實際應用出發，介紹典型的Ku波段收發組件的設計方案及難點。

2 TR 組件系統方案的設計

本文的TR系統框圖如圖1所示：

組件功能框圖如圖1所示，主要包括鎖相源、發射支路、接收支路、電源及控制電路等主要部分。實現以下功能：

● ?在同一個參考源的基礎上，鎖相源同時產生兩個頻率相差參考源的微波信號分別做為發射泵源和接收本振。

● ?發射泵源通過發射開關選通和功率放大器產生發射信號，輸出到整機接口;并實現發射信號的脈沖調制，發射信號的分時切換。

● ?接收通道放大來自整機接口的高頻信號，通過接收開關選通、接收放大器放大、鏡像抑制混頻器混頻后形成中頻信號送回系統信號處理端。

● ?環行器由整機控制實現收發的雙工工作。

3 TR 組件主要指標實現

● ?發射中心頻率： ?選用溫度穩定度高、相噪佳的晶振作參考源，采用數字鎖相電路合成高穩定度的發射泵源

晶振安裝采用硅橡膠材質的減震墊，以便滿足振動條件下發射信號相噪惡化較不振動時的惡化值≤20dB@（1KHz～15KHz（范圍內）

● ?發射高/低功率輸出：發射高功率根據整機要求通過芯片放大器級聯實現

發射低功率通過調節多級并聯限幅器管芯的偏置電路實現

● ?接收總增益： ? ?選用低噪聲單片放大器級聯低噪聲芯片放大器的電路實現

整機要求的系統總增益

需要綜合考慮開關、隔離器、環形器、限幅器、混頻器、中

頻橋等對總增益的損耗

● ?噪聲系數： ? ? 接收支路低噪聲放大器之前的開關、隔離器、環形器、限幅

器等插損累加，低噪聲放大器本身噪聲系數及其后續電路的

換算噪聲貢獻構成了接收支路總的噪聲系數，通過優化電路

可實現系統總噪聲系數≤7dB

4 TR 組件應用中遇到的振動問題解決方案

4.1 ?問題描述

組件裝入整機后在進行缺陷剔除振動試驗時，出現整機靈敏度惡化較多的情況，超出了整機正常使用的范圍。

4.2 ?整機靈敏度惡化相關因素

經過反復試驗、論證發現整機靈敏度下降與整機振動條件下組件的中頻噪聲惡化密切相關，如圖2所示。

4.3引起中頻噪聲惡化的因素

1）外部泄露

組件安裝于整機密閉的環境中，若發射信號向外泄露過大，足夠強的泄露信號可反射進入接收通道，與本振信號混頻產生中頻信號導致中頻噪聲電平上抬。

2）內部泄露

由于受到結構、加工精度的限制，組件發射支路的信號形成內部串擾，一部分信號泄露到接收支路，與本振信號混頻產生中頻信號造成中頻噪聲電平惡化。

4.4 機理分析

1）外部泄露

組件內部為模塊化結構，各模塊的機加工精度、安裝尺寸存在差異，有可能造成發射支路的信號通過空間泄露反射回接收支路，在鏡像抑制混頻器中與接收本振信號混頻，產生中頻信號。

隨著振動量級、振動譜型的變化，蓋板、腔體產生的形變大小也不一樣，形變會使信號泄露大小發生變化，從而對中頻信號造成幅度調制，使主頻近端噪聲上抬。

2）內部泄露

發射支路與接收支路位于相鄰的腔內，發射支路工作時不可避免會產生信號泄露。泄露的發射信號進入接收通道后，在鏡像抑制混頻器中與接收本振信號混頻，產生中頻信號。

振動條件下蓋板、腔體會產生形變大小不同，組件的振動響應不一樣。形變會使信號泄露大小發生變化，從而對中頻信號造成幅度調制，使主頻近端噪聲上抬變大，導致整機靈敏度不滿足使用要求。

4.5 解決方案

1）處理外部泄露引起的中頻噪聲電平惡化

在容易產生向外泄露放射信號的安裝縫隙，靠近中頻口方向的安裝縫隙內填塞鋁箔、吸收材料等，達到減少功率信號向外泄露、向內反射的目的。

增加測試工裝，測量泄露到組件外部的發射信號的大小。控制發射支路的信號的泄露值小于經驗值（-20dBm）。

2）處理內部泄露引起的中頻噪聲電平惡化通過模擬振動條件、預振動試驗剔除內部泄露大的組件。

通過對組件內部的模塊重新配合裝配、設法減小模塊間信號傳輸方向上的安裝間隙、通過工藝改進減小各模塊的信號泄露達到：降低內部泄露在振動、非振動狀態下的變化量，從而降低泄露信號對中頻信號造成的調制幅度，減小中頻噪聲電平惡化。

5結論

通過反復的試驗、摸索、分析工作，驗證了振動條件下中頻噪聲電平近端的變化對整機靈敏度惡化的影響。提出了振動條件下改善中頻噪聲電平變化的有效方法。從而切實提高了整機的靈敏度，在工程應用中意義重大。

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（作者單位：中國電子科技集團公司第五十五研究所）