【应用】含有本振源的高性价比X波段射频TR模块方案
TR模块是有源相控阵雷达中的关键部件，该部件按功能分为收发两部分，发射部分将所需信号进行上变频处理后，经数控衰减、数控移相、放大后传送至发射天线；接收部分完成对空口接收的微弱信号放大、数控移相、数控衰减及下变频处理，将低频信号送给后级信号处理单元。其中收发两路信号变频时所需的本振源可集成在TR模块内部，也可留出接口由其他频综模块提供。本文根据以往项目经验，介绍了一种含有本振源的高性价比X波段TR模块方案以供参考。
TR模块的设计重点是模块的小型化、轻量化，及大功率输出和接收灵敏度。该方案技术指标如下：
1.收发频率范围：9.5-10.5GHz
2.中频频率：600MHz，20MHz带宽
3.噪声系数：NF≤6dB
4.发射功率：≥30dBm
5.衰减控制：0-31.5dB，0.5dB步进
6.移相范围：0-354°，步进5.6°
本方案原理框图如下图1：
图1 X波段TR模块方案原理框图
目前常见的微波电路实现方式从工艺方面讲共有两种，一种是以裸芯片贴装和薄膜电路为主要特点的混合集成工艺，一种是以封装器件表贴为特点的PCB工艺，从性价比和成品的一致性方面考虑，本方案实现方式采用后者。首先面临的是微波板材的选择，世强所代理的罗杰斯产品在性价比方面有较高优势，其中RO4350B板材广泛应用于30GHz以下频段电路中，具有硬度高、介质损耗低、介电常数变化小、热膨胀系数低等特点。方案中高频信号传输线采用表层微带线形式，而高频器件的外围电路是直流信号，可采用更为便宜的FR4板材。具体实现电路为4层电路，采用RO4350B和FR-4混压，中间半固化片采用RO4450F，层叠如下图2所示。
图2 PCB层叠示意图
从原理框图中可看出本方案TR模块对外有三个接口：9.5-10.5GHz收发接口和两路60MHz中频接口。方案采用SMA阴头，具体型号为世强所代理的上海军友公司的SMA-KDH4，在DC-18GHz频段内具有较低的差损和驻波，同时有4脚固定焊接，具有更高的机械强度。
图3 SMA-KDH4外形
为保护接收通路上的LNA等器件，需要在接收前端加装限幅器。本方案推荐选用二极管自己来搭建限幅电路，SKYWORKS旗下有众多SMT封装限幅二极管可供选择，如CLA4603、CLA4606等，寄生电容较低，当采用并联方式组成限幅器时具有较低的差损。限幅电路如下图4所示，可通过更改图中的正负电压值来更改限幅器的限制幅度。
图4 并联二极管限幅电路
表1 关键微波器件选择
有源器件广泛采用UMS厂商，该厂商可提供性能优良、具有价格优势的表贴封装和裸片微波器件。
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品牌：ROGERS
品类：High Frequency Circuit Materials
价格：￥547.1207
现货： 1,531
现货市场
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