[发明专利]一种复合互联层及基于其的有源子阵

说明书

本发明公开了一种复合互联层及基于其的有源子阵，所述复合互联层包括微同轴网络层和与之连接的低频网络层；低频连接器和射频连接器设置在低频网络层的下表面，低频信号和射频信号分别通过低频连接器和射频连接器输入后通过低频网络层和微同轴网络层分配，完成热流由微同轴网络层至低频网络层的垂直传递；所述微同轴网络层包括N级共若干个微同轴网络，N为正整数。本发明公开的复合互联层及基于其的有源子阵可实现高隔离、低损耗多端口毫米波信号分配和传输以及控制和供电信号的传输和分配，具有集成度高，重量轻，剖面低，损耗小，导热性能好等优点。

技术领域

本发明属于相控阵天线领域，尤其涉及一种复合互联层及基于其的有源子阵。

背景技术

高集成是相控阵天线未来的发展趋势，随着微系统技术、晶圆集成技术的发展，其已成为提高相控阵天线的有效手段。近年来，美国、德法等发达国家持续有相关研究成果报道，主要研究成果集中在射频前端有源部分，对于形成相控阵所需的互联研究较少。国内也有部分晶圆集成阵列的架构研究，如层叠式的子阵等。对于Ka及以上频段的相控阵天线，特别采用微系统或晶圆集成的阵列，单元间距很小、可用面积小，剖面的低、集成度极高，互联设计受到极大的限制。

用于晶圆集成毫米波子阵内的互联网络，需满足轻薄、损耗小、带宽宽、可高密度传输高低频信号、基材的热膨胀系数与晶圆射频前端(硅基或其它晶圆材料)匹配等要求。传统微波板膨胀系数与硅相差较大，高温陶瓷在毫米波频段损耗较大，低温陶瓷则存在吸潮等劣势，需要单独气密使用不灵活。而硅基晶圆上可实现高密度的走线，材料与射频前端一致，无热失配风险。但由于硅是半导体，在硅基晶圆上使用传统传输线，如带状线等，则存在损耗过大的问题。

目前国际上有硅基微同轴传输线的相关研究，但未见有微同轴网络相关研究报道，也未有将微同轴网络通过氮化铝衬底和金属载板、硅基射频前端集成应用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种复合互联层，包括微同轴网络层21和与之连接的低频网络层20；低频连接器4和射频连接器6设置在低频网络层20的下表面，低频信号和射频信号分别通过低频连接器4和射频连接器6输入后通过低频网络层20和微同轴网络层21分配，完成热流由微同轴网络层21至低频网络层20的垂直传递；所述微同轴网络层21包括N级共若干个微同轴网络，N为正整数。

进一步地，低频网络层20的材料的热膨胀系数大于微同轴网络层21的材料的热膨胀系数。

进一步地，所述微同轴网络包括第一微同轴网络16和第二微同轴网络8，所述第一微同轴网络16和第二微同轴网络8均包括三个通孔端口，第一微同轴网络16的通孔端口包括位于其下表面的中间通孔端口、位于中间通孔两侧的左侧通孔端口和右侧通孔端口；所述第一微同轴网络16的通孔端口包括两个位于其上表面的通孔端口和一个位于其下表面的通孔端口；N级微同轴网络包括位于其上侧的第N级的2^N-1个第二微同轴网络8和位于第二微同轴网络8下方的第1级的一个第一微同轴网络16、第2级的两个第一微同轴网络16、…、第n级的2^n-1个第一微同轴网络16、…、第N-1级的2^N-2个第二微同轴网络8，n为1到N的正整数；所述第1至第N-1级的第一微同轴网络16之间通过二叉树型的连接方式进行连接，具体为：第m-2级的第一微同轴网络16的左侧通孔端口和右侧通孔端口分别连接不同的第m-1级的第一微同轴网络16的中间通孔端口，第1级的第一微同轴网络16的中间通孔与射频连接器6连接，第N-1级的第一微同轴网络16的左侧通孔端口和右侧通孔端口分别连接不同的第N级的第二微同轴网络8的下表面的通孔端口，其中，m为3至N的正整数。

进一步地，微同轴网络层21的材料为硅，低频网络层20的材料为氮化铝或氧化铝，微同轴网络层21和低频网络层20之间使用大面积焊接的方式进行连接。

进一步地，微同轴网络之间通过放大芯片14进行连接。

进一步地，微同轴网络之间通过金丝进行连接。