T/R组件故障对DBF影响分析及维护策略研究

针对相控阵雷达T/R组件故障数低于总数10%时的可维护性和维护时机问题,分析通道故障对数字波束形成的影响规律,提出保持雷达性能不降级的维护策略。首先,基于面阵结构分别建立发射数字波束形成(DBF)数学模型和基于最小均方(LMS)算法的接收数字波束形成数学模型。其次,仿真验证T/R组件处于正常和部分失效2种状态时的波束形成性能,采用5个指标对比分析故障数量和故障区域对接收DBF性能和雷达探测性能的影响。最后,分析其内在规律,提出维护策略,为科学精细维修与作战效能发挥提供理论依据和决策支持。

一种4 GHz瞬时带宽的6~18 GHz超宽带T/R组件设计

针对现代电子对抗设备的大瞬时带宽要求,文中设计了一种瞬时带宽4 GHz的6~18 GHz超宽带T/R组件。采用砖块式多芯片组件(Multi-Chip Module,MCM)和超宽带信号传输等技术实现了T/R组件高集成、小型化和模块化的要求。对T/R组件组成构架、收发通道指标预算、宽带信号传输特性仿真和电磁兼容性设计进行了详细描述。测试结果显示,T/R组件在12 GHz工作带宽内具有良好的性能,发射功率大于35 dBm,接收增益大于20 dB,噪声系数小于5 dB,延时总量达762 ps。

T/R组件过激励试验可靠性与失效机理研究

T/R组件作为通信系统的核心部件,在运行环境下其接收通道经常面临外界大功率强扰动信号。外界大功率强扰动信号是影响T/R组件可靠性的重要因素,鉴于此本文搭建T/R组件过激励测试试验平台,对T/R组件接收通道进行过激励试验,并借助金相显微镜及聚焦离子束等失效分析技术对试验后T/R组件开展失效分析研究。依据试验结果,确定了组件中接收通道在过激励下的失效部位、失效模式及失效机理,检验了典型T/R组件的抗扰动、耐功率、抗烧毁能力,为T/R组件的耐功率、抗烧毁设计提供借鉴和指导。

缓蚀剂对雷达T/R组件腐蚀行为的影响

T/R组件作为雷达系统的重要组成部分,在严酷海洋大气环境的侵蚀作用下,容易发生腐蚀,从而导致雷达系统性能下降,甚至引发故障。基于实测的某型机雷达舱环境数据,编制加速腐蚀试验环境谱,针对喷涂和未喷涂TFHS-20缓蚀剂的T/R组件开展当量加速腐蚀对比试验,并以收发通道芯片的微观腐蚀形貌、铝合金外壳蚀坑深度、T/R组件收发性能和输出功率等为指标参数,表征缓蚀剂对T/R组件腐蚀行为的影响。结果表明,TFHS-20缓蚀剂仅使T/R组件的输出功率降低0.59%~0.78%、接收增益降低0.11 dB~0.21 dB,缓蚀剂对T/R组件收发性能影响非常小。未喷涂缓蚀剂的T/R组件,在加速腐蚀试验的第4周期时,发射通道性能和接收通道功能失效;喷涂缓蚀剂的T/R组件,在加速腐蚀试验的8个周期时,接收通道功能失效。所以,TFHS-20缓蚀剂能够有效地提高T/R组件的使用寿命。

基于硅基堆叠SIP技术的超宽带T/R组件

传统的超宽带T/R组件采用的是两维砖块式结构,体积和重量已不适应目前小型化、低剖面、易共形的相控阵天线要求。文中提出的基于硅基堆叠系统级封装(SIP)技术,将四通道的射频芯片高度集成在硅基介质基板上,将多层介质基板厚金压合,实现多层堆叠的三维封装。通过采用芯片多功能集成技术和超宽带射频信号的垂直互连技术,设计出三维堆叠的四通道超宽带T/R组件。T/R组件带宽为6 GHz~18 GHz,单通道的发射功率优于23 dBm,接收增益优于20 dB,可实现6位数控衰减及6位数控移相,尺寸仅有13.0 mm×13.0 mm×3.4 mm。该技术可以实现多通道超宽带T/R组件的SIP封装,有利于工程应用。

基于硅基晶圆级封装模组技术的W波段T/R组件

碳传统的W波段T/R组件需要将复杂精密的波导机械结构和精巧的耦合探针以及高频芯片一体化集成。该类组件的工程制造中将面临气密性、工艺复杂性以及多芯片组装良率的挑战。随着W波段复杂组件的工程化需求激增,对于W波段组件的可制造性提出更高要求。南京电子器件研究所通过采用先进的硅基半导体集成工艺,将高性能的化合物芯片、硅芯片等多种工艺制程的芯片集成到硅基晶圆上,再利用硅基三维刻蚀工艺制作波导结构,实现高性能的W波段硅基晶圆级封装集成模组制造。如图1所示,基于硅基晶圆级封装模组技术的W波段T/R组件具有良好的电性能。

基于GaN的Ku波段四通道T/R组件设计

本文介绍了一种基于GaN功放芯片的Ku波段四通道T/R组件。该组件具有高效率、高集成、小体积、重量轻、模块化等特点。文章从T/R组件射频链路框架、收发通道指标推算、射频转接仿真方面进行阐述。最终测试结果显示,该组件在2GHz工作带宽内性能优良,发射功率大于40dBm,效率高于28%;接收增益大于29.5dB,噪声系数小于3.6。

基于宽带数字收发的高集成T/R组件测试系统设计

针对现有雷达T/R组件自动测试系统组成复杂、成本高及通用仪表需求量大等问题,设计了一种以宽带数字收发为核心的高集成测试系统,集成雷达控制/记录、信号产生和信号接收等功能,可实现T/R组件的全参数测试,具有集成度高、自动测试效率高、仪表需求低等优势。通过开发自动校准验证软件和基于标准仪表的定期校准,保证了测试系统射频收发性能的准确性和稳定性。该测试系统对T/R组件的批量生产和调测效率提高具有重要意义。

T/R组件封装工艺中的气相清洗方法研究

为了清除残留在发射/接收(transmit/receive,T/R)组件封装过程中芯片粘接界面和引线键合焊盘的助焊剂,对助焊剂的清洗工艺进行选择,分析气相清洗工艺原理及局限,并提出气相清洗的工艺优化方案,通过提高助焊剂与正溴丙烷蒸汽接触时的温度差和表面浓度,显著提升正溴丙烷气相清洗的效果,大幅缩短清洗时间,以期为相关人员提供参考。

面向相控阵T/R组件制造缺陷的智能检测系统设计及应用

随着企业数字化建设不断推进,工业检测作为先进制造的重要基础支撑技术之一,进入智能化变革新阶段。本文针对相控阵T/R组件组装领域中组装密度高、元器件种类繁杂、检测对象尺寸范围变化大、背景复杂且缺少标准模板图形,使得现有缺陷检测手段效率较低,识别不高,难以定位,难以满足数字化车间建设需求等问题,通过分析T/R组件组装工艺和缺陷特点,在原有数字化建设基础上,将现有检测手段与机器学习、深度学习等人工智能技术深度融合,从而构建面向T/R制造缺陷的智能检测系统,最终实现制造过程高效检测及质量数据有效管理,助力军工制造企业数字化转型。

一种Ku频段高密度集成的陶瓷SiP封装R组件的设计

针对机载卫星通信天线尺寸小、重量轻、可靠性强的需求,结合多层陶瓷转接板布线灵活、重量轻的特点,BGA封装I/O口多、体积小的优势,提出了一种基于HTCC工艺SiP-BGA封装架构的2×4通道Ku频段双极化R组件的设计方法。利用电磁仿真软件对组件中高密度射频垂直过渡互联结构进行了仿真设计,同时设计了一款小型化薄膜功分器,以实现4通道接收信号的合成;此外,为确保组件的射频性能及工程可实现性,对整个组件的通道隔离度、散热性进行了仿真计算;最后研制出小型化、高集成度的2×4通道Ku频段R组件,其体积为13 mm×12.5 mm×2.5 mm,重量小于4 g。组件电性能测试结果与仿真设计结果吻合良好,测试结果表明,该组件在10~12.8 GHz频段内合成增益大于23 dB,输入P-1dB不小于-5 dBm。

基于加速寿命试验的多芯片T/R组件寿命评估方法

T/R组件是有源相控阵天线构成的重要组成部分,多芯片集成技术在T/R组件上的广泛应用,使长期使用的可靠性成为至关重要的问题。对于多芯片T/R组件的长期可靠性评估,加速寿命试验是最常用的方法。本文选取典型多芯片T/R组件,分析整体结构和关键部位,确定试验敏感参数;通过结温测试得到其薄弱环节和试验条件;根据多应力评估试验法的基本原理,搭建试验平台,基于威布尔分布模型开展多应力加速寿命评估试验;试验分别选取85 ℃、105 ℃、125 ℃三个温度点,分析试验数据可知三个试验温度下样品参数变化趋势一致,因此不同试验温度下样品失效模式与失效机理是相同的。最后通过威布尔估计法进行寿命预计,并使用阿伦尼斯方程进行曲线拟合,得到了不同温度下的加速寿命曲线,为微波集成多芯片T/R组件可靠性分析及评价提供了参考依据。

T/R组件半水清洗工艺

T/R组件的清洗是雷达电子产品装联中重要的工序,清洗的质量对T/R组件的可靠性影响很大。T/R组件结合半水清洗工艺从清洗温度、清洗时间、漂洗温度、漂洗时间等方面分析研究。通过重新设计清洗工装和优化清洗方法,得出一种新的清洗工艺,可实现大批量、多品种、异形结构和深腔结构的T/R组件同时批量清洗,提高军工产品的清洗效率,满足军工产品批量生产中高可靠性的清洗要求。

一种毫米波小型化多通道T/R组件的设计与实现

针对恶劣环境下高集成度毫米波T/R组件的散热问题,提出一种Ka波段小型化多通道T/R组件的设计与实现方法,并在小型化尺寸内实现8个收发通道。同时,对组件的高集成度及由此带来的工艺装配问题和热问题进行阐述与分析,研制出采用多功能收发芯片、分体式组合结构、背钻工艺电路板及垂直过渡连接结构的组件,将内部高度集成,以实现恶劣环境下的正常工作。经测试结果表明,Ka波段小型化8通道T/R组件实现了小型化和良好的电气性能。

T/R组件收发模块的设计与实现

本文首先简单介绍全数字化T/R组件应用场景,然后详细阐述了全数字化T/R组件发射通道的工作原理及关键技术,主要是直接数字合成技术(direct Digital Synthesize,DDS),之后提出了一种L波段(5.3GHz~5.9GHz)数字化T/R组件方案并给出原理框图;再重点分析全数字化T/R组件发射通道的设计,包括:信道模块、发射前端、数字及控制单元设计,并出于一体化设计的考虑简单介绍了射频接收前端的设计思想;最后,对整个系统进行调测试,给出了实物照片和测试数据,测试结果表明该数字化T/R组件发射通道参数:工作带宽5.3GHz~5.9GHz,调制带宽1MHz~5MHz,移相范围0o~360o,最大衰减量15dB,最大输出峰值功率50W,最大工作占空比25%,杂散抑制大于60dBc,达到了指标要求,验证了数字化T/R组件发射通道的性能。

一种低附加相移多通道宽带R组件的设计与实现

相控阵雷达接收机常使用数控衰减器对接收增益进行控制,用以扩展接收机的动态范围。在不同衰减情况下需要保证各通道间的相位一致性,这就要求数控衰减器具有较低的附加相移。文章设计并制作了一款工作在6~18 GHz的低附加相移多通道宽带接收组件。该组件噪声系数小于3.8 dB,通道增益36±2 dB。每个通道内包含6位数控衰减器,附加相移小于±5°。

模拟矢量调制器原理及其在T/R组件中的应用

有源相控阵天线系统是近年来国内外天线技术研究的一个热门领域。由于相控阵天线阵元间距随着工作频率的升高而变得越来越小,对相控阵T/R组件的尺寸提出了更高的要求。同时,为了保持相控阵天线系统的电扫特性,需要对幅相进行精细的控制。模拟矢量调制器(VM)因其较小的体积、低廉的成本及较高的控制精度得到了重视。基于模拟矢量调制器原理,介绍了VM体制T/R组件的特点及应用情况,并进行样件验证,说明了VM体制T/R组件在相控阵中具备较好的应用前景。

数字T/R组件的自动测试系统设计与实现

数字T/R组件是数字阵列系统的重要组成部分,针对数字T/R组件测试指标复杂、数据处理繁多等测试需求,设计开发了一种自动测试系统。该系统通过GPIB总线控制测试仪器,通过网口控制光纤采集板实现T/R组件指标的全自动测试。介绍了测试系统的硬件设计,软件功能开发,系统校验与指标测试。该测试系统在实际应用中缩短了测试时间,有效提高了研制生产效率。

两级串并驱动有源相控阵T/R组件

从实际应用出发,介绍了一种有源相控阵发射/接收(T/R)组件的两级串并驱动设计方案。该设计方案中移相/衰减数据的控制包含两级串并驱动,第一级串并驱动将数据锁存后送给第二级串并驱动,第二级串并驱动再将数据锁存后用于控制组件通道收发待机和移相衰减。和传统的一级串并驱动控制方式相比,该控制方式可以有效降低T/R组件对串并驱动芯片的依赖程度,缩短T/R组件研制周期,降低研制成本。经测试验证,设计的两级串并驱动T/R组件具有较低的驻波系数、较高的移相精度,且各通道的增益平坦度及通道间的增益一致性均较好。

S波段八通道数字T/R组件研究与设计

研究了一种S波段相控阵雷达数字T/R组件,讨论了组件结构总体布局及装配工艺设计,并对八单元T/R组件设计中存在的散热、电磁兼容等关键技术进行了重点阐述,提出了具体解决措施。研制出的八单元数字T/R组件输出功率达到50 W,同时实现了组件小型化,性能指标达到电信及结构总体的设计要求。