쿼드팩을 이용한 소형 Ka 대역 송수신(T/R) 모듈의 설계 및 제작

Abstract

본 논문에서는 Ka 대역 위상 배열 레이더용 송수신(T/R: Transmit/Receive) 모듈의 설계 및 제작을 보였다. Ka 대역 송수신 모듈 구성 시 Ka 대역의 특수성을 고려하여 5비트(bit) 위상천이기와 5 비트 30 dB 디지털 가변감쇠기를 송수신 공통으로 사용하였으며, 서큘레이터는 T/R 모듈 외부에 부착되는 형태로 구성하였다. 단위 안테나 당 송신 출력은 1 W 이상 잡음 지수는 8 dB 미만으로 설정하였으며, 설계된 T/R 모듈의 RF부의 크기는 <TEX>$5\;mm{\times}4\;mm{\times}57\;mm$</TEX>로 소형화를 달성하였다. 설계된 T/R 모듈을 구현하기 위하여 T/R 모듈에 소요되는 개별 MMIC 검증 후 단위 T/R 모듈을 검증하는 방법을 사용하였다. 제작된 T/R 모듈은 설계 시 예측한 바와 같이 단위 T/R 모듈의 입력 5 dBm에서 출력 30 dBm 이상을 보였으며, 수신부는 잡음 지수 8 dB 미만, 이득 20 dB 이상을 얻었다. In this paper, the design and fabrication of a transmit/receive(T/R) module for Ka-band phased array radar is presented. A 5bit digital phase shifter and digital attenuator were used in common for both transmitter and receiver considering unique Ka-band characteristic. The circulator was excluded in the T/R module and was placed outside T/R module. The transmitting power per element antenna is designed to be about 1 W and the noise figure is designed to be below 8 dB. The designed T/R module RF part has a compact size of <TEX>$5\;mm{\times}4\;mm{\times}57\;mm$</TEX>. In order to implement the T/R module, MMICs used in T/R module was separately assessed before assembly of the designed T/R module. The transmitter of the fabricated T/R module shows about 1 W at 5 dBm unit module input power and the receiver shows a gain of about 20 dB and a noise figure of below 8 dB as expected in the design stage.