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1、單片微波集成電路T／R組件1993年4月現(xiàn)代雷達第2期③一,單片微波集成電路T/R組件.]-Nt(i乏MMICT/RModules李浩模"(機i究所)提要率文簡要地評述了相拉辟用單片散波集成電路發(fā)射/接收(T/R)組件的特點及發(fā)展蕞況,討論了單片徽嫂集成電路r/a組件的電路,封裴,鍘試和成車,最后,給出了幾十單片散誠集成電路T/R組件的實例..關鍵調(diào);相拉陣,單片登苧皇墮,/接收組件.蠢壘瀚^l仙b~ktlyfev~wstheteatttreanddevelopmentMMTcT/Rmodules/orphasedaTiler;Thed~uit,Dlchgif
2、lg.teeingand0∞tofMMICT/Rmere.dinarealsodiscussed.Finally.severalexam一—-ofMMICT/Rm~lulcs且regiven.Iey-岫lplarray.MMIC.T/Rm~xlule.一,引言五十年代提出了相控陣雷達的原理,1962年建成了第一臺試驗型相控陣雷達.以后相控陣雷達就迅速發(fā)展起來了.相控陣雷達在各種信息的獲取方面,尤其是戰(zhàn)略信息獲取方面,具備許多常規(guī)雷達所無法有的優(yōu)越特性,如天線功率孔徑積很大(天線口徑大,功率組件的合成功率也大).可以實現(xiàn)無慣性掃描(改機械掃描為電掃描),能夠跟蹤
3、多目標(它的多波束可以處理200~500個目標),且具有白適應能力,可逐步實現(xiàn)雷達智能化以及進行大容量實時數(shù)據(jù)處理.因此,近年來相控陣的應用已超出雷達范圍進入了通信和電子對抗等領域.實現(xiàn)相控陣的關鍵在于其有源電掃陣列天線(AESA),而I"/R組件則是相控陣天線最關健的部件.一部相控陣雷達少則需要幾百個,多者需要成千上萬個T/R組件在有些特殊空間應用中,甚至需要多達lO00OO個組件.相控陣雷達的性能,體積,重量,成本以及可靠性都與T/R組件息息相關,從某種意義上說,相控陣雷達的發(fā)展取決于T/R組件的發(fā)展.1964年t美國空軍的分子電子學雷達應用(MERA)計
4、劃,首先開始了T/R組件的研制工作,同時也討論了單片集成電路問題[J].1968年建成了第一個包含604個1"/R組件,按六邊形捧列的測試相控陣.到七十年代初,以T/R組件為基礎的相控陣雷達開始裝備美國部隊.這期間的T/R組件都采用混合微波集成電路(HMIC).實踐表明,HM2C的I"/R組件存在以下缺點;體積大,重量重,成本高(元件成本高,裝配工序多).可靠性低(分立元件的裝配連接過多).均一性茬(元件和裝配工藝的離散大).MMIC的優(yōu)點是正好能夠克服HMIC的上述缺點:?率文1992年l0月12日收到...UI4aomo(The1BthResean:~In
5、stitute.ftheMinistry.fMachinefy舯dElectrordcs]ndusUy)66現(xiàn)代雷達15卷MMIC體積小(芯片尺寸在毫米量級),重量輕(芯片重量幾乎可忽略),成本低(大量生產(chǎn)時),可靠性高(可達半導體器件水平),均一性好(由嚴格的批量生產(chǎn)工藝控制).因此,從1980年開始,美國國防部頂研計劃局(DARPA)戰(zhàn)略技術(shù)辦公室就開始組織對T/R組件采用MMIC工藝的技術(shù)攻關,太大推動了MMIC的發(fā)展,以致后來發(fā)展成美國國防部投資5.36億美元,服務于多種軍事應用的七年(1g87～1994)計劃,稱為微波/毫米波單片梟成電路(MIMIC
6、)計期[:_
7、].美國國防部已組織幾家大公司,包括西歐的幾家公司,生產(chǎn)50部COBRA雷達(反炮群雷達),英國用S波段,而美國則采用s/c雙波段,該雷達需用幾百萬片MMIC芯片.另外,據(jù)文獻[43報導,美國空軍已成為GaAsMMIC的最大用戶,由西屋?德克薩斯共同承擔的MtCaCT/R組件,已坡選供美國空軍先進戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(ATF)的機載雷達使用,每部機載相控陣雷達天線合3000個T/R組件,每個組件出4片GaAsMMtC構(gòu)成,其徉機已在1999年成形試飛.美國空軍打算裝配750架飛機,因此對于MMIC的總需要量為九百萬片,臺同總金額為6.9億美元.這是相控陣雷
8、達采用MMIC的一個主要里程碑.目前,美國約有58家公司在從事GaAsMMIC的研制工作,西歐也有約5家大公司從事MMIC的研制與生產(chǎn)(西歐常稱為"砷化鎵雷達").當前生產(chǎn)線以3英寸(直徑76mm)GaAs片為主,1991年生產(chǎn)能力約240萬芯片電路,預計到1994年將以4英寸(直徑100mm)GaAs片為主,年產(chǎn)成品電路將達3000萬片聊.可以肯定,今后各種雷達只要不是太大的功率(如要求組件功率大于30W)或太低的工作頻段(如UHF頻段),也都會優(yōu)先選用MMICT/R組件.二,MMICT/R組件T/R組件可以有各種不同的結(jié)構(gòu),圖1所示的是T/R組件的基本結(jié)構(gòu)
9、.它包含有下列幾十基本組成郁分:低噪聲
