CN110323561A - 一种集成多种射频模块的印制电路板及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成多种射频模块的印制电路板及制作方法，通过在所述印制电路板的第一张层板上设置电源分机模块、波控模块、模块阵列、第一馈电网络、第一浅孔和第二浅孔；在第二张层板上设置信号传输网络、第一通孔；在第三张层板上设置第二馈电网络、第三浅孔，以及第四浅孔；在第四张层板上设天线单元；同时，所述第一馈电网络、第二馈电网络、信号传输网络分别通过上述各类浅孔或通孔实现互联并对上述各单元或模块进行供电和信号传输，从而实现将相控阵天线射频系统中各个功能模块集成在一张印制电路板上，大幅减少相控阵天线系统中所需的印制电路板数量，同时降低系统的空间布局复杂度，具有降低生产应用成本、提高适用性的技术效果。

Description

一种集成多种射频模块的印制电路板及制作方法

技术领域

本发明涉及相控阵天线技术领域，特别是涉及一种集成多种射频模块的印制电路板及制作方法。

背景技术

相控阵天线是在阵列天线的基础上发展起来的一种新的天线体制和技术，它以一些离散的天线在空间以某种形式排列成一定的形状，每副天线的幅度和相位激励能独立的控制，以使其能在空间形成一定要求形状的波束，并且波束在空间的位置可以通过调整每副天线激励信号的相位来控制。相控阵天线在扫描过程中不需要机械移动，整个天线口径始终保持固定，波束又能随意的扫描，所以相控阵天线具有无惯性扫描的特点。同时相控阵天线的还具有辐射功率大，能迅速灵敏而又准确的控制波束方向，并能在指定的空域同时搜索和跟踪多个目标，稳定性、可靠性高，对目标的捕获概率大等特别突出的优点。目前相控阵天线在军事领域和民用领域的应用范围正日趋广泛。

相控阵天线射频系统包含多种组成部件，例如：天线阵列、射频模块阵列、馈电网络、波控板、电源分机等等。传统的相控阵天线系统存在以下几个不足之处：1、采用不同的印制板承载不同射频模块，由此造成整个相控阵天线系统中的印制板数量多，各模块间的电性连接关系复杂，空间布局繁琐、安装调试难度较高；2、每块印制板的层数较多，层与层之间相互组合连接成本较高，且组合之后的成品印制板体积也较大，不方便在极限空间条件下的应用。

可见，现有技术中存在着相控阵天线射频系统中各个射频模块的集成度低，采用印制板数量较多、空间布局复杂繁琐，由此造成相控阵天线射频系统的生产应用成本较高，且难以在极限空间条件下应用的技术问题。

发明内容

本申请提供一种集成多种射频模块的印制电路板及制作方法，用以解决现有技术中存在着的相控阵天线射频系统中各个射频模块的集成度低，采用印制板数量较多、空间布局复杂繁琐，由此造成相控阵天线射频系统的生产应用成本较高，且难以在极限空间条件下应用的技术问题。

本申请提供了一种集成多种射频模块的印制电路板，包括：

第一层板，包括设置在所述第一层板外侧表面上的电源分机模块、波控模块、模块阵列，以及设置在所述第一层板上的第一馈电网络、第一浅孔和第二浅孔，其中，所述第一馈电网络分别通过所述第一浅孔和所述第二浅孔与所述模块阵列中的不同功能模块连接；

第二层板，贴附设置在所述第一层板的内侧表面上，包括设置在所述第二层板上的信号传输网络、以及贯穿设置在所述第一层板及所述第二层板的第一通孔，其中，所述波控模块、所述电源分机模块、所述模块阵列、以及所述信号传输网络之间通过所述第一通孔及所述第二层板的内层通路实现互联；

第三层板，贴附设置在所述第二层板的另一侧表面上，包括设置在第三层板上的第二馈电网络、第三浅孔，以及设置在所述第一层板、所述第二层板、所述第三层板内的第四浅孔，其中，所述模块阵列通过所述第四浅孔与所述第二馈电网络连接；

第四层板，包括设置在所述第四层板外侧表面上的天线单元，所述第二馈电网络通过所述第三浅孔实现包地处理。

可选地，在所述第三浅孔、和/或所述第二浅孔、和/或所述第一浅孔、和/或所述第四浅孔的孔周围还设置有接地线以实现包地处理。

可选地，所述第三浅孔和/或所述第四浅孔的内孔表面填满金属或树脂，且所述第三浅孔的表面趋于平滑。

可选地，所述印制电路板还包括：

第二通孔，贯穿设置在所述第一层板、所述第二层板、所述第三层板内，所述第二通孔内用以设置接地线。

可选地，所述天线单元为印制板蚀刻天线。

可选地，所述第一层板、所述第二层板、所述第三层板、所述第四层板为芯板和/或铜片。

本申请实施例第二方面提供了一种如第一方面所述的集成多种射频模块的印制电路板的制作方法，包括：

将第一料板和第二料板采用粘结材料压合粘结，获得第一压合板，其中，所述第一料板为在一板内设置有第一馈电网络的基板上钻取深度不同的第一浅孔和第二浅孔后获得的料板，所述第二料板为在一基板内设置信号传输网络以及内层通路后获得的料板；

在所述第一压合板上钻取第一通孔，获得第一粘合板；

将第三料板与所述第一粘合板压合粘结，获得第二压合板，其中，所述第三料板为在一板内设有第二馈电网络的基板上钻取第三浅孔后获得的料板；

在所述第二压合板上钻取贯穿所述第二压合板的孔作为第四浅孔，获得第二粘合板；

将第四料板与所述第二粘合板压合粘结获得第三粘合板，其中，所述第四料板位于与所述第一浅孔所在位置相对的所述第二粘合板另一侧外表面上；

在所述第三粘合板的第一表面上蚀刻天线单元，且在所述第三粘合板的第二表面上固定设置电源分机模块、波控模块、模块阵列，获得所述印制电路板，其中，所述第二表面为所述第一浅孔及所述第二浅孔所在表面，所述第一表面为与所述第二表面相对的另一外表面；

其中，所述第一馈电网络分别通过所述第一浅孔和所述第二浅孔与所述模块阵列中的不同功能模块连接；所述波控模块、所述电源分机模块、所述模块阵列、以及所述信号传输网络之间通过所述第一通孔及所述内层通路实现互联；所述模块阵列通过所述第四浅孔与所述第二馈电网络连接；所述第二馈电网络通过所述第三浅孔实现包地处理。

可选地，在获得第二压合板后，所述方法还包括：

在所述第二压合板上钻取用以设置接地线的第二通孔，获得所述第二粘合板。

可选地，所述方法还包括：

在所述第一浅孔、和/或所述第二浅孔、和/或所述第三浅孔、和/或所述第四浅孔的孔周围设置接地线以实现包地处理。

可选地，所述方法还包括：

在所述第三浅孔和/或所述第四浅孔的内孔表面填满金属或树脂，且将所述第三浅孔的表面进行镀平处理。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中的印制电路板可以通过在第一张层板上设置电源分机模块、波控模块、模块阵列、第一馈电网络、第一浅孔和第二浅孔；在第二张层板上设置信号传输网络、以及贯穿第一层板及第二层板的第一通孔；在第三张层板上设置第二馈电网络、第三浅孔，以及贯穿第一层板、第二层板、第三层板内的第四浅孔；在第四张层板上设天线单元；第一馈电网络、第二馈电网络、信号传输网络分别通过上述各类浅孔或通孔实现互联并对上述各单元或模块进行供电和信号传输，从而实现将相控阵天线射频系统中各个功能模块集成在一张印制电路板上，大幅减少相控阵天线系统中所需的印制电路板数量，同时降低系统的空间布局复杂度，具有降低生产应用成本、提高适用性的技术效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种集成多种射频模块的印制电路板的结构图；

图2为本发明实施例提供的一种集成多种射频模块的印制电路板的制作方法流程图。

具体实施方式

本申请提供一种集成多种射频模块的印制电路板及制作方法，用以解决现有技术中存在着的相控阵天线射频系统中各个射频模块的集成度低，采用印制板数量较多、空间布局复杂繁琐，由此造成相控阵天线射频系统的生产应用成本较高，且难以在极限空间条件下应用的技术问题。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本申请实施例中的印制电路板可以通过在第一张层板上设置电源分机模块、波控模块、模块阵列、第一馈电网络、第一浅孔和第二浅孔；在第二张层板上设置信号传输网络、以及贯穿第一层板及第二层板的第一通孔；在第三张层板上设置第二馈电网络、第三浅孔，以及贯穿第一层板、第二层板、第三层板内的第四浅孔；在第四张层板上设天线单元；第一馈电网络、第二馈电网络、信号传输网络分别通过上述各类浅孔或通孔对上述各单元或模块进行供电和信号传输，从而实现将相控阵天线射频系统中各个功能模块集成在一张印制电路板上，大幅减少相控阵天线系统中所需的印制电路板数量，同时降低系统的空间布局复杂度，具有降低生产应用成本、提高适用性的技术效果。

下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

实施例一

请参考图1，本申请实施例一提供一种集成多种射频模块的印制电路板，包括：

第一层板11，包括设置在所述第一层板外侧表面上的电源分机模块110、波控模块111、模块阵列112，以及设置在所述第一层板上的第一馈电网络113、第一浅孔114和第二浅孔115，其中，所述第一馈电网络分别通过所述第一浅孔114和所述第二浅孔115与所述模块阵列中的不同功能模块连接；

第二层板12，贴附设置在所述第一层板11的内侧表面上，包括设置在所述第二层板12上的信号传输网络120、以及贯穿设置在所述第一层板11及所述第二层板12的第一通孔121，其中，所述波控模块111、所述电源分机模块110、所述模块阵列113、以及所述信号传输网络120之间通过所述第一通孔121及所述第二层板12的内层通路实现互联；

第三层板13，贴附设置在所述第二层板的另一侧表面上，包括设置在第三层板上的第二馈电网络130、第三浅孔131，以及设置在所述第一层板、所述第二层板、所述第三层板内的第四浅孔132，其中，所述模块阵列112通过所述第四浅孔132与所述第二馈电网络130连接；

第四层板14，包括设置在所述第四层板14外侧表面上的天线单元140，所述第二馈电网络130通过所述第三浅孔向131实现包地处理。需要指出的是，本申请实施例中的包地可以是指：通过在所述第三浅孔131中铺设的与地相连的线路，把所述第二馈电网络130包围，从而实现降低所述第二馈电网络130的线间串扰的处理措施。

所述模块阵列112可以是指相控阵天线系统中的其他功能模块所排列成的模块组合，例如，多个信号处理芯片所组成的芯片组；多个芯片、多个电池组成的芯片电池组，以及射频模块等等，在实际操作时可以根据需要而自行设置。

另一方面需要指出的是所述第一馈电网络113可以是设置在所述第一层板11的表面上，例如设置在所述电源分机模块110、波控模块111、模块阵列112所在表面上；也可以是设置在所述第一层板11的内层中，由此实现大面积的馈电网络铺设。而所述模块阵列112中的不同功能模块即可通过不同深度的第一浅孔114和第二浅孔115与相对应的馈电网络部分连接。通过所述第一馈电网络113可以向所述模块阵列112传输射频系统之外的其他设备提供的射频信号。

所述第一馈电网络113可用于传输各类通过射频系统发射或接收的电磁波信号，所述第一馈电网络113中还可以包括设置可对电磁波信号进行各类处理的结构，例如功分合成结构等。

所述电源分机模块110及所述波控模块111可通过所述第一通孔121以及所述第二层板12的内层通路与所述模块阵列中的各个功能模块实现对应互联，通过该互联通路所述电源分机模块110可对所述模块阵列112供电；所述波控模块111可向所述模块阵列112发出控制产生对应幅度和相位波束的波控信号而实现对模块阵列112的控制功能。

进一步地，所述波控模块111、所述电源分机模块110、所述模块阵列112还可通过所述第一通孔121、所述第二层板12的内层通路与所述信号传输网络120连接，并向所述信号传输网络120输出对应的电信号、或控制信号、或除射频信号之外的其它信号。

需要指出的是，本申请实施例技术方案中，所述第二馈电网络130并未与所述天线单元140直接连接，而是采用辐射馈电的方式对所述天线单元140进行馈电。因此，本申请实施例中的所述第二馈电网络130可以为设置在所述第三层板13的板内且偏向所述第四层板14所在侧的位置，由此可以对所述天线单元140起到良好的馈电效果。同时，所述模块阵列112还通过所述第四浅孔132与所述第二馈电网络130连接。

在实际操作过程中，本申请实施例中的印制电路板可以首先由外部设备向所述第一馈电网络113发送射频信号，然后通过所述第一浅孔114及所述第二浅孔115将射频信号传输到模块阵列112中，当模块阵列112基于信号传输网络120传送来的由波控模块111输出的控制指令，完成对射频信号的处理后，再将处理后的射频信号通过第四浅孔132传输到第二馈电网络130，并由所述第二馈电网络130将射频信号辐射到天线单元140，最终由所述天线单元140将信号辐射发出。

而作为一种材料优选方案，所述第一层板11、所述第二层板12、所述第三层板13、所述第四层板14可以是现有的制作印制电路板的基础板材，例如芯板或单张铜片等，只要是具有较佳导电性能的、可用以压制成印制电路板的材料所制成的层板，则都可以作为所述第一层板11、所述第二层板12、所述第三层板13、所述第四层板14的材料。而进一步还可以通过半固化片等粘结材料将上述层板压合制成印制电路板。由此实现将射频系统中的各基础功能模块集成在一张电路板上，不仅大量减少了传统相控阵天线系统中所需的印制板数量，减少了相控阵天线阵面在垂直方向上的厚度，而且进一步使得模块与模块之间的连接线路结构减少，大幅降低了相控阵天线系统的生产应用成本的同时，还能使得相控阵天线阵面进一步实现小型化和轻型化。

由此可见，本申请实施例中的印制电路板可以通过在第一张层板上设置电源分机模块110、波控模块111、模块阵列112、第一馈电网络113、第一浅孔114和第二浅孔115；在第二张层板上设置信号传输网络120、以及贯穿第一层板11及第二层板12的第一通孔121；在第三张层板上设置第二馈电网络130、第三浅孔131，以及贯穿第一层板11、第二层板12、第三层板13内的第四浅孔132；在第四张层板上设天线单元140；第一馈电网络113、第二馈电网络130、信号传输网络120分别通过上述各类浅孔或通孔对上述各单元或模块实现互联并进行供电和信号传输，从而实现将相控阵天线射频系统中各个功能模块集成在一张印制电路板上，大幅减少相控阵天线系统中所需的印制电路板数量，同时降低系统的空间布局复杂度，具有降低生产应用成本、提高适用性的技术效果。

进一步地，在本申请实施例中，在所述第一浅孔、和/或所述第二浅孔、和/或所述第三浅孔、和/或所述第四浅孔132的孔周围还设置有接地线以实现包地处理；并且所述第二馈电网络通过所述第三浅孔实现包地处理。同时，所述第三浅孔131和/或所述第四浅孔132的内孔表面填满金属或树脂，且所述第三浅孔131的表面趋于平滑，由此可以进一步保证印制电路板的电性质量，实现较佳的电气效果。

另一方面，本申请实施例中的所述印制电路板还包括：

第二通孔150，贯穿设置在所述第一层板11、所述第二层板12、所述第三层板13内，所述第二通孔150内用以设置接地线。通过连接所述第二通孔150中的接地线，可以实现所述印制电路板上的各电性模块的接地处理。

再进一步地，为了进一步降低本申请实施例中的印制电路板的整体重量，实现轻小化、轻便化，所述天线单元140为印制板蚀刻天线。

进一步需要指出的是，本申请技术方案中的所述第一浅孔114、所述第二浅孔115、所述第一通孔121、所述第三浅孔131、所述第四浅孔132、所述第二通孔150，在所述印制电路板上其设置数量都可以为一个或多个，用户可根据需要而设置，本申请技术方案不作任何限制。

实施例二

请参考图2，本申请实施例二提供一种如实施例一所述的集成多种射频模块的印制电路板的制作方法，包括：

步骤201：将第一料板和第二料板采用粘结材料压合粘结，获得第一压合板，其中，所述第一料板为在一板内设置有第一馈电网络的基板上钻取深度不同的第一浅孔和第二浅孔后获得的料板，所述第二料板为在一基板内设置信号传输网络以及内层通路后获得的料板；

步骤202：在所述第一压合板上钻取第一通孔，获得第一粘合板；

步骤203：将第三料板与所述第一粘合板压合粘结，获得第二压合板，其中，所述第三料板为在一板内设有第二馈电网络的基板上钻取第三浅孔后获得的料板；

步骤204：在所述第二压合板上钻取贯穿所述第二压合板的孔作为第四浅孔，获得第二粘合板；

步骤205：将第四料板与所述第二粘合板压合粘结获得第三粘合板，其中，所述第四料板位于与所述第一浅孔所在位置相对的所述第二粘合板另一侧外表面上；

步骤206：在所述第三粘合板的第一表面上蚀刻天线单元，且在所述第三粘合板的第二表面上固定设置电源分机模块、波控模块、模块阵列，获得所述印制电路板，其中，所述第二表面为所述第一浅孔及所述第二浅孔所在表面，所述第一表面为与所述第二表面相对的另一外表面；

其中，所述第一馈电网络分别通过所述第一浅孔和所述第二浅孔与所述模块阵列中的不同功能模块连接；所述波控模块、所述电源分机模块、所述模块阵列、以及所述信号传输网络之间通过所述第一通孔及所述内层通路实现互联；所述模块阵列通过所述第四浅孔与所述第二馈电网络连接；所述第二馈电网络通过所述第三浅孔实现包地处理。

可选地，在获得第二压合板后，所述方法还包括：

在所述第二压合板上钻取用以设置接地线的第二通孔，获得所述第二粘合板。

可选地，所述方法还包括：

在所述第一浅孔、和/或所述第二浅孔、和/或所述第三浅孔、和/或所述第四浅孔的孔周围设置接地线以实现包地处理。

可选地，所述方法还包括：

在所述第三浅孔和/或所述第四浅孔的内孔表面填满金属或树脂，且将所述第三浅孔的表面进行镀平处理。

前述图1实施例中的集成多种射频模块的印制电路板中的各种变化方式和具体实例同样适用于本实施例的制作方法，通过前述对集成多种射频模块的印制电路板的详细描述，本领域技术人员可以清楚的知道本实施例中制作方法的实施方法，所以为了说明书的简洁，在此不再详述。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。进一步地，本申请技术方案中的各个方法步骤可以颠倒，变换先后顺序而依然落入本申请所涵盖的发明范围中。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种集成多种射频模块的印制电路板，其特征在于，包括：

第一层板，包括设置在所述第一层板外侧表面上的电源分机模块、波控模块、模块阵列，以及设置在所述第一层板上的第一馈电网络、第一浅孔和第二浅孔，其中，所述第一馈电网络分别通过所述第一浅孔和所述第二浅孔与所述模块阵列中的不同功能模块连接；

第二层板，贴附设置在所述第一层板的内侧表面上，包括设置在所述第二层板上的信号传输网络、以及贯穿设置在所述第一层板及所述第二层板的第一通孔，其中，所述波控模块、所述电源分机模块、所述模块阵列、以及所述信号传输网络之间通过所述第一通孔及所述第二层板的内层通路实现互联；

第三层板，贴附设置在所述第二层板的另一侧表面上，包括设置在第三层板上的第二馈电网络、第三浅孔，以及设置在所述第一层板、所述第二层板、所述第三层板内的第四浅孔，其中，所述模块阵列通过所述第四浅孔与所述第二馈电网络连接；

第四层板，包括设置在所述第四层板外侧表面上的天线单元，所述第二馈电网络通过所述第三浅孔实现包地处理。

2.如权利要求1所述的印制电路板，其特征在于，在所述第一浅孔、和/或所述第二浅孔、和/或所述第三浅孔、和/或所述第四浅孔的孔周围还设置有接地线以实现包地处理。

3.如权利要求1所述的印制电路板，其特征在于，所述第三浅孔和/或所述第四浅孔的内孔表面填满金属或树脂，且所述第三浅孔的表面趋于平滑。

4.如权利要求1所述的印制电路板，其特征在于，所述印制电路板还包括：

第二通孔，贯穿设置在所述第一层板、所述第二层板、所述第三层板内，所述第二通孔内用以设置接地线。

5.如权利要求1所述的印制电路板，其特征在于，所述天线单元为印制板蚀刻天线。

6.如权利要求1所述的印制电路板，其特征在于，所述第一层板、所述第二层板、所述第三层板、所述第四层板为芯板和/或铜片。

7.一种如权利要求1-6任一权利要求所述的集成多种射频模块的印制电路板的制作方法，其特征在于，包括：

将第一料板和第二料板采用粘结材料压合粘结，获得第一压合板，其中，所述第一料板为在一板内设置有第一馈电网络的基板上钻取深度不同的第一浅孔和第二浅孔后获得的料板，所述第二料板为在一基板内设置信号传输网络以及内层通路后获得的料板；

在所述第一压合板上钻取第一通孔，获得第一粘合板；

将第三料板与所述第一粘合板压合粘结，获得第二压合板，其中，所述第三料板为在一板内设有第二馈电网络的基板上钻取第三浅孔后获得的料板；

在所述第二压合板上钻取贯穿所述第二压合板的孔作为第四浅孔，获得第二粘合板；

将第四料板与所述第二粘合板压合粘结获得第三粘合板，其中，所述第四料板位于与所述第一浅孔所在位置相对的所述第二粘合板另一侧外表面上；

在所述第三粘合板的第一表面上蚀刻天线单元，且在所述第三粘合板的第二表面上固定设置电源分机模块、波控模块、模块阵列，获得所述印制电路板，其中，所述第二表面为所述第一浅孔及所述第二浅孔所在表面，所述第一表面为与所述第二表面相对的另一外表面；

其中，所述第一馈电网络分别通过所述第一浅孔和所述第二浅孔与所述模块阵列中的不同功能模块连接；所述波控模块、所述电源分机模块、所述模块阵列、以及所述信号传输网络之间通过所述第一通孔及所述内层通路实现互联；所述模块阵列通过所述第四浅孔与所述第二馈电网络连接；所述第二馈电网络通过所述第三浅孔实现包地处理。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在获得第二压合板后，所述方法还包括：

在所述第二压合板上钻取用以设置接地线的第二通孔，获得所述第二粘合板。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述第三浅孔、和/或所述第二浅孔、和/或所述第一浅孔、和/或所述第四浅孔的孔周围设置接地线以实现包地处理。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述第三浅孔和/或所述第四浅孔的内孔表面填满金属或树脂，且将所述第三浅孔的表面进行镀平处理。