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1、单片微波集成电路T／R组件1993年4月现代雷达第2期③一,单片微波集成电路T/R组件.]-Nt(i乏MMICT/RModules李浩模"(机i究所)提要率文简要地评述了相拉辟用单片散波集成电路发射/接收(T/R)组件的特点及发展蕞况,讨论了单片徽嫂集成电路r/a组件的电路,封裴,铡试和成车,最后,给出了几十单片散诚集成电路T/R组件的实例..关键调;相拉阵,单片登苎皇堕,/接收组件.蠢垒瀚^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阵雷达的原理,1962年建成了第一台试验型相控阵雷达.以后相控阵雷达就迅速发展起来了.相控阵雷达在各种信息的获取方面,尤其是战略信息获取方面,具备许多常规雷达所无法有的优越特性,如天线功率孔径积很大(天线口径大,功率组件的合成功率也大).可以实现无惯性扫描(改机械扫描为电扫描),能够跟踪
3、多目标(它的多波束可以处理200~500个目标),且具有白适应能力,可逐步实现雷达智能化以及进行大容量实时数据处理.因此,近年来相控阵的应用已超出雷达范围进入了通信和电子对抗等领域.实现相控阵的关键在于其有源电扫阵列天线(AESA),而I"/R组件则是相控阵天线最关健的部件.一部相控阵雷达少则需要几百个,多者需要成千上万个T/R组件在有些特殊空间应用中,甚至需要多达lO00OO个组件.相控阵雷达的性能,体积,重量,成本以及可靠性都与T/R组件息息相关,从某种意义上说,相控阵雷达的发展取决于T/R组件的发展.1964年t美国空军的分子电子学雷达应用(MERA)计
4、划,首先开始了T/R组件的研制工作,同时也讨论了单片集成电路问题[J].1968年建成了第一个包含604个1"/R组件,按六边形捧列的测试相控阵.到七十年代初,以T/R组件为基础的相控阵雷达开始装备美国部队.这期间的T/R组件都采用混合微波集成电路(HMIC).实践表明,HM2C的I"/R组件存在以下缺点;体积大,重量重,成本高(元件成本高,装配工序多).可靠性低(分立元件的装配连接过多).均一性茬(元件和装配工艺的离散大).MMIC的优点是正好能够克服HMIC的上述缺点:?率文1992年l0月12日收到...UI4aomo(The1BthResean:~In
5、stitute.ftheMinistry.fMachinefy舯dElectrordcs]ndusUy)66现代雷达15卷MMIC体积小(芯片尺寸在毫米量级),重量轻(芯片重量几乎可忽略),成本低(大量生产时),可靠性高(可达半导体器件水平),均一性好(由严格的批量生产工艺控制).因此,从1980年开始,美国国防部顶研计划局(DARPA)战略技术办公室就开始组织对T/R组件采用MMIC工艺的技术攻关,太大推动了MMIC的发展,以致后来发展成美国国防部投资5.36亿美元,服务于多种军事应用的七年(1g87～1994)计划,称为微波/毫米波单片枭成电路(MIMIC
6、)计期[:_
7、].美国国防部已组织几家大公司,包括西欧的几家公司,生产50部COBRA雷达(反炮群雷达),英国用S波段,而美国则采用s/c双波段,该雷达需用几百万片MMIC芯片.另外,据文献[43报导,美国空军已成为GaAsMMIC的最大用户,由西屋?德克萨斯共同承担的MtCaCT/R组件,已坡选供美国空军先进战术战斗机(ATF)的机载雷达使用,每部机载相控阵雷达天线合3000个T/R组件,每个组件出4片GaAsMMtC构成,其徉机已在1999年成形试飞.美国空军打算装配750架飞机,因此对于MMIC的总需要量为九百万片,台同总金额为6.9亿美元.这是相控阵雷
8、达采用MMIC的一个主要里程碑.目前,美国约有58家公司在从事GaAsMMIC的研制工作,西欧也有约5家大公司从事MMIC的研制与生产(西欧常称为"砷化镓雷达").当前生产线以3英寸(直径76mm)GaAs片为主,1991年生产能力约240万芯片电路,预计到1994年将以4英寸(直径100mm)GaAs片为主,年产成品电路将达3000万片聊.可以肯定,今后各种雷达只要不是太大的功率(如要求组件功率大于30W)或太低的工作频段(如UHF频段),也都会优先选用MMICT/R组件.二,MMICT/R组件T/R组件可以有各种不同的结构,图1所示的是T/R组件的基本结构
9、.它包含有下列几十基本组成郁分:低噪声
