[发明专利]一种低剖面小型化相控阵天线

说明书

本发明涉及雷达通信领域，具体的说是一种通过三维集成的方式实现低剖面小型化相控阵天线，包括天线TR模块与电源和差器模块，所述天线TR模块与电源和差器模块之间的高频信号互连使用射频垂直互连的实现，低频互连使用低频插针实现，所述天线TR模块包括天线TR模块腔体、天线TR组件印制电路板和波控PCB板，天线TR组件印制电路板与波控PCB板分别装在天线TR模块腔体的两面，本发明使用微波多层PCB板、层间垂直互连，从而实现超小纵向尺寸集成，和差器模块软基片部分与天线TR组件印制电路板之间采用垂直互连盲插的方式集成，微波多层板内部使用层间垂直互连减小射频走线。

技术领域

本发明涉及雷达通信领域，具体的说是一种通过三维集成的方式实现低剖面小型化相控阵天线。

背景技术

相控阵天线分为有源相控阵天线与无源相控阵天线，无源相控阵天线所有天线单元发射通道共用一个中央放大器，接收通道共用一个低噪声放大器，导致发射时信号到达天线辐射单元时功率不能很大，接收时接收信号的损耗较大；有源相控阵天线的每一个辐射单元都具有一组发射放大器与接收低噪声放大器，因此具有发射时有较大的辐射功率，接收时有相对较高的增益。

有源相控阵天线是现代雷达的趋势，在满足系统性能指标要求的情况下还必须满足弹载、机载、舰载以及其他特殊安装和使用环境的要求。有源相控阵天线包括天线辐射单元、TR组件、电源波控部分，其中TR组件是有源相控阵的核心部件，也是有源相控阵天线中造价最高的部分，通常发射通道与接收通道由放大器、数控衰减器、数控移相器、射频开关组成，传统的砖块式有源相控阵天线方案将发射通道的放大器、数控衰减器、数控移相器、射频开关以及接收通道的放大器、数控衰减器、数控移相器、射频开关集成在一个个分立的模块里，再通过并排集成到天线辐射单元上，这种方案生产难度大，工艺复杂，而且体积较大，散热难度大，造价成本相对较高；随着芯片制造工艺的发展，目前的有源相控阵天线方案将发射通道的放大器、数控衰减器、数控移相器、射频开关以及接收通道的放大器、数控衰减器、数控移相器、射频开关集成在一个SOC芯片里，这一定程度提高了砖块式TR组件的集成度，但其体积还是较大，SOC芯片的成本也较高。

如专利申请号为201610343067.4，申请日：2016.05.20，公开号为CN105914476A，公开日：2016.08.31，名称为“Ka频段瓦片式结构有源相控阵天线”发明专利，提出了一种集成度高的瓦片式结构有源相控阵天线，TR组件将多功能芯片集成在低温共烧陶瓷基板上，实现瓦片式相控阵天线，该原理样机的尺寸为104mm*104mm*56mm； 2018年，贾世旺、韩威、刘巍巍等人根据记载卫星通信系统低轮廓天线的需求，设计了一种Ka频段瓦片式接收组件，将放大器、衰减器、移相器、射频开关集成在尺寸为14.2mm*14.2mm*4.5mm的53层低温共烧陶瓷基板上，实现4通道集成，以上有源相控阵天线的辐射单元与TR组件均分为两个模块，采用射频连接器互连，不紧增大了射频链路损耗，而且也使相控阵天线的纵向尺寸变大。

综上所述，目前的有源相控阵天线的方案都是辐射单元与TR组件分开设计，大量使用连接器互连，使得生产难度极大，并且互连工艺复杂，难以实现小型化低剖面，并且在客观上使相控阵天线的制造成本偏高，因此具有高集成度、小型化、低成本的相控阵天线仍然是目前相控阵天线的发展趋势。

发明内容

为了改进现有技术，提出了一种能实现超低剖面、低成本、高纵向集成度、小型化的有源相控阵天线。

为实现上述发明目的，本申请通过如下的技术方案来实现：