有源相控阵技术是机载、弹载、星载等军事领域中的重要技术之一。随着半导体技术的不断发展,有源相控阵朝着小型化、轻型化、高可靠性不断发展。有源相控阵系统中,射频收发组件起着至关重要的作用,有源相控阵系统的性能很大程度上决定于射频组件的性能。本论文基于机载通信的应用背景设计了一款Ku波段有源相控阵前端系统,主要包括低剖面瓦片式射频收发组件、天线单元和相控阵天线阵面以及波束控制系统。与传统低剖面瓦片式相控阵天线系统相比,射频收发组件内部集成了四路收发通道,采用了谐振串扰抑制的腔体隔离设计,使用基于HTCC技术的小型化SiP封装设计,以裸片直接集成的方式进行封装,实现了组件的小型化与轻型化并进一步降低了天线剖面。射频组件以BGA方式连接到天线板上,节省了大量组件与天线间的连接器。天线板采用多层混压板技术集成了天线单元、波束控制网络与供电网络,减少了功能模块的使用。天线单元采用微带贴片形式,使用3dB电桥的双馈结构实现天线的圆极化,天线阵面由64个天线单元以旋转排布方式等间距排布。波束控制系统硬件部分以FPGA芯片为核心,以集中式运算方式对波束码进行解算与分发,完成天线阵面的收发切换与波束控制。最终相控阵天线系统实现了8mm左右的超低剖面设计。对射频组件及整机系统的测试结果表明,在工作频率范围内组件发射通道的线性增益为35dB,在1dB压缩点的平均输出功率约为29dBm,接收通道增益29dB,噪声系数4.5dB,收发通道的RMS移相误差均小于5°,幅度误差小于1dB。样机在±40°扫描范围内增益大于22dBi,轴比优于3dB,等效全向辐射功率大于50dBm。