典型TR组件设计

朱焰

【摘  要】本文结合系统框图介绍了典型T/R组件系统的整体设计方案，简要分析了TR组件的各项主要指标如何实现。并结合实际应用中遇到的问题提出解决方案。

【关键词】典型;TR 组件;锁相频率源;电路设计;实际应用。

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

微波收发组件作为微??波通?信?的?前端，在整个通信有着重要的地位。本文从实际应用出发，介绍典型的Ku波段收发组件的设计方案及难点。

2 TR 组件系统方案的设计

本文的TR系统框图如图1所示：

组件功能框图如图1所示，主要包括锁相源、发射支路、接收支路、电源及控制电路等主要部分。实现以下功能：

●  在同一个参考源的基础上，锁相源同时产生两个频率相差参考源的微波信号分别做为发射泵源和接收本振。

●  发射泵源通过发射开关选通和功率放大器产生发射信号，输出到整机接口;并实现发射信号的脉冲调制，发射信号的分时切换。

●  接收通道放大來自整机接口的高频信号，通过接收开关选通、接收放大器放大、镜像抑制混频器混频后形成中频信号送回系统信号处理端。

●  环行器由整机控制实现收发的双工工作。

3 TR 组件主要指标实现

●  发射中心频率：  选用温度稳定度高、相噪佳的晶振作参考源，采用数字锁相电路合成高稳定度的发射泵源

晶振安装采用硅橡胶材质的减震垫，以便满足振动条件下发射信号相噪恶化较不振动时的恶化值≤20dB@（1KHz～15KHz（范围内）

●  发射高/低功率输出：发射高功率根据整机要求通过芯片放大器级联实现

发射低功率通过调节多级并联限幅器管芯的偏置电路实现

●  接收总增益：    选用低噪声单片放大器级联低噪声芯片放大器的电路实现

整机要求的系统总增益

需要综合考虑开关、隔离器、环形器、限幅器、混频器、中

频桥等对总增益的损耗

●  噪声系数：     接收支路低噪声放大器之前的开关、隔离器、环形器、限幅

器等插损累加，低噪声放大器本身噪声系数及其后续电路的

换算噪声贡献构成了接收支路总的噪声系数，通过优化电路

可实现系统总噪声系数≤7dB

4 TR 组件应用中遇到的振动问题解决方案

4.1  问题描述

组件装入整机后在进行缺陷剔除振动试验时，出现整机灵敏度恶化较多的情况，超出了整机正常使用的范围。

4.2  整机灵敏度恶化相关因素

经过反复试验、论证发现整机灵敏度下降与整机振动条件下组件的中频噪声恶化密切相关，如图2所示。

4.3引起中频噪声恶化的因素

1）外部泄露

组件安装于整机密闭的环境中，若发射信号向外泄露过大，足够强的泄露信号可反射进入接收通道，与本振信号混频产生中频信号导致中频噪声电平上抬。

2）内部泄露

由于受到结构、加工精度的限制，组件发射支路的信号形成内部串扰，一部分信号泄露到接收支路，与本振信号混频产生中频信号造成中频噪声电平恶化。

4.4 机理分析

1）外部泄露

组件内部为模块化结构，各模块的机加工精度、安装尺寸存在差异，有可能造成发射支路的信号通过空间泄露反射回接收支路，在镜像抑制混频器中与接收本振信号混频，产生中频信号。

随着振动量级、振动谱型的变化，盖板、腔体产生的形变大小也不一样，形变会使信号泄露大小发生变化，从而对中频信号造成幅度调制，使主频近端噪声上抬。

2）内部泄露

发射支路与接收支路位于相邻的腔内，发射支路工作时不可避免会产生信号泄露。泄露的发射信号进入接收通道后，在镜像抑制混频器中与接收本振信号混频，产生中频信号。

振动条件下盖板、腔体会产生形变大小不同，组件的振动响应不一样。形变会使信号泄露大小发生变化，从而对中频信号造成幅度调制，使主频近端噪声上抬变大，导致整机灵敏度不满足使用要求。

4.5 解决方案

1）处理外部泄露引起的中频噪声电平恶化

在容易产生向外泄露放射信号的安装缝隙，靠近中频口方向的安装缝隙内填塞铝箔、吸收材料等，达到减少功率信号向外泄露、向内反射的目的。

增加测试工装，测量泄露到组件外部的发射信号的大小。控制发射支路的信号的泄露值小于经验值（-20dBm）。

2）处理内部泄露引起的中频噪声电平恶化通过模拟振动条件、预振动试验剔除内部泄露大的组件。

通过对组件内部的模块重新配合装配、设法减小模块间信号传输方向上的安装间隙、通过工艺改进减小各模块的信号泄露达到：降低内部泄露在振动、非振动状态下的变化量，从而降低泄露信号对中频信号造成的调制幅度，减小中频噪声电平恶化。

5结论

通过反复的试验、摸索、分析工作，验证了振动条件下中频噪声电平近端的变化对整机灵敏度恶化的影响。提出了振动条件下改善中频噪声电平变化的有效方法。从而切实提高了整机的灵敏度，在工程应用中意义重大。

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（作者单位：中国电子科技集团公司第五十五研究所）