X波段高功率T/R件的设计与制作

2．3．1 腔体效应

腔体效应是组件EMC设计中的一个重要环节，除了谐振频率和相应的Q值会导致组件的不稳定工作以外，腔体内部具体场分布特征也可能导致组件整体性能上的失败或成品率的下降。这里设计优化的目标是尽量降低腔体内部场分布强度。另外，在热耗严重地方(末级功率放大器芯片)不能有高强度的的场分布，如图4所示。同时，末级功率放大器的抗失配比对整个支路的稳定性也具有实际意义，而加上吸波材料来解决腔体自激现象也非常有用。

2．3．2 电源完整性

电源的完整性设计对T／R组件的正常稳定工作至关重要，造成电源不稳定的根源主要在于两个方面：一是器件高速开关状态下，瞬态交变电流过大；二是电流回路上存在的电感。

通过改变T／R组件内部接地方式，尤其LTCC内部接地方式，可以在多层布线结构要求和地平面阻抗之间找到平衡点，对各种电源之间进行地的隔离等来改善电源之间的干扰等。

3 功率放大器设计的制造工艺

采用中国电子科技集团第55研究所的两只WFD0049型号GaAs功率管和加工的Wilkinson功分器，此功率管主要参数为：具有高功率输出(Pout=40．0 dBm@8．5～10．5 GHz)、高增益(Gain=26 dB@8．5～10．5 GHz)、高效率(ηadd=35％)、带高集成内匹配等优点。准备好后采用如下工艺安装：

3．1 芯片安装

针对X波段高功率T／R组件来说，末级功放是发热较大的功率器件，因此采用的共晶焊，就是通过金锡焊料将裸芯片焊接于芯片载体上，装配时基板相应位置开孔，带载体再通过其他方式固定于盒体底部。

3．2 电路互连

末级放大电路互连时，芯片采用金丝热压焊，而基板之间的互连以及芯片电容与基板之间的互连都采用金丝球焊，为了改善微波传输性能，射频输入输出金丝应该尽量短，尽量使用两根金丝互连；电源馈电旁路电容离芯片距离应尽量短；大电流馈电焊点应采用两根或三根金丝，以防单根金丝过流熔断；馈电焊点可以采用金丝球焊，能够增加金丝的可靠性；射频传输也采用金丝球焊，同样增加了金丝的可靠性，射频传输采用金丝压焊性能更好。结构示意图如图5所示。

4 X波段高功率T／R组件的分析

如图6所示，为X波段高功率T／R组件设计的电路布局总体版图。

根据分析，Wilkinson功分器的插损以0．6 dB来计算，通过计算得到输出功率达到42.4dBm，即为17．8 W，而实际制造中考虑到加工工艺水平，结果要差一些，但完全可以达到16 W。

接收系统的增益大于25 dB，噪声系数小于4 dB，移相精度为4°(RMS)，衰减精度为0．5°(RMS)。

5 结 语

对基于X波段T／R组件的末级功放的理论设计，能满足高功率的要求。该设计方案正在投版，由于生产周期原因，还要一段时间才能加工出实物，从而进行验证，并用于正在研制的X波段T／R组件上。同时今后仍将对此改进，如进一步缩小体积，减少插损，及提高隔离度等，将来研制的方向是将所有芯片直接设计在同一块LTCC基板上，并能达到高性能的T／R组件。