基于SiP的大功率T/R组件关键技术研究

作     者：李潇洒 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孔斌

授予年度：2022年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：大功率 系统级封装 高温共烧陶瓷 微流道 T/R组件 

摘      要：相控阵雷达是现代高科技信息战的关键装备,而T/R组件是相控阵雷达的核心部件,对整个雷达系统的性能指标有决定性的影响。随着现代雷达系统的发展,对T/R组件提出了更高的要求,T/R组件朝着大功率、小型化、集成化和高可靠性的方向发展。通过系统级封装(Si P)技术将多个器件集成在一个封装中,使T/R组件更加小型化和集成化。本文基于Si P技术完成的主要研究有:设计了一款8通道P波段T/R组件,该组件使用两块HTCC基板拼接,每块基板有四路收发通道,尺寸为145mm×75mm×3mm,由13层HTCC生瓷片烧结而成。发射通道使用两级功放级联,发射功率30W(脉冲波300W,10%占空比),为了使芯片在大功率输出时稳定地工作,提出了一种新型的微流道散热结构,仿真结果显示,整体热耗散80W,微流道水流量20ml/s时,基板整体最高温度不超过60℃,芯片的最高温度不超过70℃。为了对接收支路进行有效保护,设计了一款多级吸收式限幅器,该限幅器的工作频段为220MHz～260MHz,仿真结果显示,电压驻波比小于1.2,可以承受300W的脉冲功率。8通道T/R组件的测试结果表明,该组件在80W热耗散时温度可稳定在70℃以下,在220MHz～260MHz的工作频段内,接收增益为25.5d B,噪声系数小于4d B,电压驻波比小于1.5。测试驱放的饱和输出功率不小于40d Bm,带内增益35d B左右,回波损耗优于11d B。为了减小基板面积,增加生产加工过程中的良品率,设计了一款单通道大功率T/R组件,为了使组件更加小型化和集成化,收发切换改用射频开关,并在接收支路增加带通滤波器。将氧化铝陶瓷基板改为导热率更高的氮化铝陶瓷基板,并添加散热板,使用自然散热。仿真表明,芯片最高温度稳定在70℃以下,可以保证系统正常工作。