【摘要】：隨著電子技術的不斷發(fā)展,電子設備的小型化和輕量化逐漸成為主流。本文著眼于Ku波段下雷達接收機前端的小型化以及高密度集成設計。接收機的小型化和集成化有利于減小系統(tǒng)體積,提高芯片密度并縮短布線距離。對接收機系統(tǒng)而言,對其進行高密度集成能夠有效降低整體的質量和體積,同時模塊化設計能夠提高設備通用性,降低維修的時間成本及費用成本。目前針對雷達進行的高密度集成設計主要集中于T/R組件,對多通道接收機的集成研究較少,而各個接收通道擁有相同的電路結構,具備高密度集成的潛力。在分析對比了多種高密度集成技術后,本文選擇了LTCC技術完成了多路接收機的集成。LTCC技術優(yōu)良的高頻特性及其在集成度方面的優(yōu)勢非常適用于工作在Ku波段的多路接收機的高密度集成。信號頻率上升到Ku波段對傳輸線和射頻器件的工作特性提出了嚴峻的要求。本文針對高頻下的高密度集成從電路結構到傳輸線設計進行了深入的研究,解決了接收機小型化和傳輸線信號完整性的問題,達到了增益、噪聲系數(shù)以及1dB增益壓縮點等參數(shù)的指標要求。為保證接收通道在滿足既定指標的同時又能達到小型化的要求,本文從接收機的電路結構著手,針對接收機級聯(lián)系統(tǒng)的各項指標通過數(shù)學分析的手段確定了影響系統(tǒng)指標的關鍵參數(shù),并據(jù)此為器件選擇提供了依據(jù)和參考。在分析和比較了多種接收機結構之后,本文提出了適合進行高密度集成的50歐姆接收機系統(tǒng)并完成了器件的選取。通過對接收機進行數(shù)學模型的參數(shù)分析以及軟件仿真驗證,本文證實了該接收機結構能夠達到系統(tǒng)指標的要求。確定接收機的具體結構之后,本文完成了基于信號完整性的布局布線設計。為解決高頻傳輸線的信號完整性問題,針對LTCC工藝中所使用的微帶線和金絲鍵合線分別進行了分析和驗證。通過分析微帶線和金絲鍵合線的數(shù)學模型,本文確定了影響這兩者信號傳輸質量的關鍵參數(shù)并確定了微帶線的具體結構。利用HFSS軟件,本文驗證了微帶線的信號傳輸質量。在此基礎上,在HFSS軟件中本文對金絲鍵合線的拱高、跨度以及線寬等參數(shù)進行了優(yōu)化設計。在完成版圖設計后本文通過Cadence-ADS的聯(lián)合仿真驗證了版圖各通路的信號完整性,并完成了包含互連線特性的接收機系統(tǒng)參數(shù)仿真驗證。最終本文完成了多通道接收機的加工和測試,測試結果表明經(jīng)過以上方法設計的多通道接收系統(tǒng)其參數(shù)達到了設計目標的要求。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN957.5
【圖文】：

第一章 緒論用 102 層，其中 39 層用于信號傳輸。世紀初，美國 Ericsson Microwave Systems 公司就針對有源相控陣雷發(fā)展制作了一個展示性的項目 GENA，并且著重研究了 MMIC 技術項目研制出一款 S 波段的有源相控陣雷達，其大部分功能集成了各段 MCM 接收模塊實現(xiàn)，如圖 1.1[11]所示。該模塊集成了 3 片 0.2μm MMIC 芯片，其尺寸為 40mm×46mm。此外，Ericsson Microwave S計了一款 X 波段的 MCM 接收模塊，尺寸僅為 25mm×39mm。

3.5.2 ADS 電路仿真驗證了更進一步證實所選器件的參數(shù)指標能夠達到項目要求，在射頻電路仿中我們建立了系統(tǒng)的射頻鏈路模型。進設計系統(tǒng)（ADS）是世界領先的針對射頻，微波以及高速數(shù)字應用的計軟件。其用戶界面強大而易于使用。ADS 已經(jīng)成為最具創(chuàng)新的先驅將技術應用于商業(yè)領域的典范。其旗下產(chǎn)品諸如各類參數(shù)分析工具，3具得到無線通訊網(wǎng)絡以及空間防御領域中佼佼者的廣泛使用。在微波存術，LTE，衛(wèi)星和雷達等相關領域中，ADS 在集成化的平臺上提供了完庫以及電路-電磁聯(lián)合仿真手段以完成設計和驗證。其功能的完整性以平臺的多種接口為電路設計人員提供了極為便利的手段。文基于器件手冊提供的信息通過 ADS 內(nèi)預先定義的器件模型建立了初并完成了功能性驗證。后通過和 Cadence 軟件協(xié)同仿真完成了版圖提取于混頻器輸出兩路正交信號，其信號在原理層面本質一樣，所以在系統(tǒng)個 3 端口的混頻器來模擬，如圖 3.14 所示。

27其模型如圖 3.15 所示圖3.15 負載設置說明Num 是節(jié)點編號，此編號在 S 參數(shù)分析中代表系統(tǒng)的節(jié)點。由于射頻信號的輸入節(jié)點是整個系統(tǒng)的輸入節(jié)點，因此將其編號設為 1。Z=50Ohm 代表此單音功率源的輸出阻抗是 50 歐姆。P=dbmtow(RFpwr)設置了輸入功率的大小，單位是 dBm，其值就是 VAR 控件中設定的 RFpwr 的值。Freq=RFfreq GHz 規(guī)定了輸入的單音信號頻率是 RFfreq 變量所代表的數(shù)值，單位是 GHz。第一級電路是低噪聲放大器，根據(jù)它的器件手冊可以得到其相關參數(shù)的數(shù)值。其反向隔離度的變化情況如圖 3.16 所示圖3.16 反向隔離

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本文編號：2800252