【摘 要】
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有源相控阵天线是采用电子扫描技术实现波束控制的天线,其有源器件发出的热量会使基板和阵面温度升高,直接影响电性能;此外,温度的升高将导致器件特性发生变化,间接影响电性能。随着天线工作频段和集成度的提高,这一热电耦合效应日益凸显,成为制约电性能提高的一个关键问题。本文针对传统方法难以准确分析热电耦合效应并实施精准动态补偿的问题,展开以下研究:（1）基于场路耦合方法,建立了有源相控阵天线的热电耦合模型,
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有源相控阵天线是采用电子扫描技术实现波束控制的天线,其有源器件发出的热量会使基板和阵面温度升高,直接影响电性能;此外,温度的升高将导致器件特性发生变化,间接影响电性能。随着天线工作频段和集成度的提高,这一热电耦合效应日益凸显,成为制约电性能提高的一个关键问题。本文针对传统方法难以准确分析热电耦合效应并实施精准动态补偿的问题,展开以下研究:（1）基于场路耦合方法,建立了有源相控阵天线的热电耦合模型,分析温度对天线辐射性能的影响。首先,根据实测数据,建立有源射频芯片的等效电路温漂特性模型,表征温度对芯片性能的影响;其次,根据温漂特性模型,基于场路耦合方法构建了收发组件的热电耦合模型,分析了温度对组件传输电流的影响;在此基础上,根据天线方向图叠加原理,建立有源相控阵天线的热电耦合模型。（2）提出了一种收发组件温度自补偿电路优化设计方法,对有源相控阵天线电性能进行自动温度补偿。基于收发组件的热电耦合模型,对收发组件与温度自补偿电路结构的热、电磁性能进行协同仿真分析,优化设计温度自补偿电路的结构参数,实现有源相控阵天线实际工况下电性能的稳定,克服了数字芯片的量化误差导致的主动温度补偿精度受限的缺陷。（3）采用温度自补偿电路优化设计方法,分别设计了一种温度补偿电路模块和一种具有温度自补偿功能的X波段四通道T/R组件。实测结果表明:收发组件馈电链路的传输相位温漂减小约67%;X频段有源相控阵天线的仿真实验结果表明:在工作温度达到65℃时,波束指向偏差减小约70%,增益损失减小约69%,验证了本文自补偿方法的有效性。
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