有源相控陣(Active Phased Array)或有源電子掃描陣列AESA(Active Electronically Scanned Array)雷達(dá)是指通過改變天線表面陣列單元所發(fā)射波束的合成方式,來改變波束掃描方向的雷達(dá)。與通過機(jī)械方式掃描的雷達(dá)天線相比,有源相控陣天線避免了機(jī)械運(yùn)動(dòng),顯著減少了掃描波束所需要的時(shí)間,并且提高了掃描的靈活性。相控陣?yán)走_(dá)天線由大量的輻射單元構(gòu)成,而T/R芯片是其中最核心的元器件。
浙江鋮昌科技股份有限公司是浙江省微波毫米波射頻產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的重要成員單位,公司以射頻、微波、毫米波相控陣T/R芯片設(shè)計(jì)為核心業(yè)務(wù)領(lǐng)域和研究方向,產(chǎn)品主要服務(wù)于探測(cè)、遙感、通信、導(dǎo)航等領(lǐng)域。目前公司產(chǎn)品已覆蓋L~W波段各類典型應(yīng)用,產(chǎn)品涵蓋GaN/GaAs功率放大器、GaAs低噪聲放大器、GaN/GaAs收發(fā)前端芯片、GaAs/硅基幅相控制一體化多功能芯片、GaAs/GaN開關(guān)芯片、GaAs限幅器芯片等全套相控陣T/R前端芯片產(chǎn)品,并已成功應(yīng)用于各類星載、機(jī)載、陸基平臺(tái),累計(jì)芯片出貨量近百萬顆。在出貨量最大、應(yīng)用最為廣泛的X波段T/R套片產(chǎn)品方面,公司在研發(fā)和生產(chǎn)方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),套片產(chǎn)品擁有靈活的設(shè)計(jì)架構(gòu),覆蓋多種功率量級(jí),具有優(yōu)異的性能指標(biāo)。
圖1 相控陣前端T/R套片架構(gòu)
本公司的X波段T/R套片產(chǎn)品既能滿足傳統(tǒng)的單通道架構(gòu),又可以支撐集成度更高的四通道架構(gòu)設(shè)計(jì)。一個(gè)典型的相控陣前端T/R套片架構(gòu)如圖1所示,其中幅相控制多功能芯片可以選用單通道或四通道產(chǎn)品,功放芯片根據(jù)不同的輸出功率等級(jí)可以選用GaAs或GaN產(chǎn)品,GaAs低噪放芯片和限幅器芯片既有分立產(chǎn)品,也有集成化的GaAs限幅低噪放芯片產(chǎn)品供選擇。T/R組件中的CMOS電源管理及控制芯片推薦使用航芯源C490XX系列產(chǎn)品。
針對(duì)組件尺寸、重量等指標(biāo)敏感不適合采用環(huán)形器的應(yīng)用,本公司還開發(fā)了集成收發(fā)開關(guān)的GaAs功放芯片和集成功放、低噪放、收發(fā)開關(guān)、限幅器的GaAs收發(fā)前端芯片,具有高集成度和高效率優(yōu)勢(shì),其芯片拓?fù)浞謩e如圖2和圖3所示。
圖2 集成開關(guān)的功放芯片拓?fù)?/span>
圖3 收發(fā)前端芯片拓?fù)?/span>
一個(gè)典型的四通道T/R套片方案如圖4所示,若采用高集成度收發(fā)前端芯片,最少僅需5顆芯片就能實(shí)現(xiàn)四通道T/R組件應(yīng)用。
圖4 四通道T/R套片方案
幅相控制多功能芯片的選型見下表
*1:內(nèi)部集成串轉(zhuǎn)并波控等功能。
*2:可以提供鏡像版本。
低噪放/限幅低噪放芯片的選型見下表
*1:可以提供鏡像版本。
限幅器芯片的選型見下表
針對(duì)X波段T/R套片應(yīng)用,本公司開發(fā)了多種類型、多種功率量級(jí)(從百mW量級(jí)到50W量級(jí))的功放芯片供選擇使用,主要包括以下產(chǎn)品。
GaN功率放大器芯片
GaAs功率放大器芯片
*1:可以提供鏡像版本。
GaAs單電源功率放大器芯片
GaAs含開關(guān)功率放大器芯片
*1:可以提供鏡像版本。
GaAs收發(fā)前端芯片
在功放芯片效率、低噪放/限幅低噪放芯片噪聲系數(shù)、幅相控制多功能芯片功耗等T/R套片核心指標(biāo)方面,本公司產(chǎn)品普遍具有性能指標(biāo)優(yōu)勢(shì)。
以8~12GHz 2W四通道T/R套片為例,選用S4501硅基四通道幅相控制芯片、G1508S-2功放芯片、G2502低噪放芯片、P9501A02限幅器芯片,如圖5所示。
圖5 8~12GHz 2W四通道T/R套片
套片接收鏈路噪聲小于2.5dB,以發(fā)射占空比10%計(jì)算,T/R組件效率可以達(dá)到33%以上。套片典型測(cè)試曲線如下。
G1508S-2發(fā)射通道輸出功率/附加效率
G1508S-2接收通道小信號(hào)特性
G2502增益
G2502噪聲系數(shù)
S4501接收四通道增益特性
S4501發(fā)射四通道增益特性
S4501衰減精度
S4501接收移相精度
S4501發(fā)射移相精度
S4501發(fā)射功率壓縮曲線@9.5GHz