CN110808745A - 用于运载火箭中继用户终端相控阵天线的双通道发射组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于运载火箭中继用户终端相控阵天线的双通道发射组件，包括第一通道射频电路和第二通道射频电路；所述第一通道射频电路包括：依次相连的第一通道数控移相器、第一通道驱动放大器、第一通道功率放大器、第一通道微带定向耦合器、第一通道单节隔离器，以及与第一通道微带定向耦合器相连的第一通道检波二级管；所述第二通道射频电路包括：依次相连的第二通道数控移相器、第二通道驱动放大器、第二通道功率放大器、第二通道微带定向耦合器、第二通道单节隔离器，以及与第二通道微带定向耦合器相连的第二通道检波二级管。本发明相比于单通道移相发射组件，结构紧凑，有利于减小相控阵天线的阵面面积，减轻相控阵天线整机重量。

Description

用于运载火箭中继用户终端相控阵天线的双通道发射组件

技术领域

本发明属于微波电路技术领域，具体涉及一种用于运载火箭中继用户终端相控阵天线的双通道发射组件。

背景技术

随着我国中继卫星系统的建成与使用，运载火箭采用天基测控技术对飞行进行全程测控的条件已经成熟。这将大大改善传统地基测控技术无法满足测控覆盖率和数据传输实时性的劣势。

运载火箭天基测控系统使用有源相控阵天线，将有益于箭体的共形设计，同时相控阵天线快速的波束扫描能力也将大大提升天基测控设备的能力。其中，移相发射组件是箭载相控阵天线中的关键部件。目前国内的箭载相控阵天线使用的移相发射组件多属于单通道组件，存在效率低、组装复杂以及结构庞大等缺点。因此，研制一种符合箭上使用环境的高效率、高集成度、小型化的移相发射组件至关重要。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明公开了一种用于运载火箭中继用户终端相控阵天线的双通道发射组件。其技术方案如下：

一种用于运载火箭中继用户终端相控阵天线的双通道发射组件，其特征在于：包括第一通道射频电路和第二通道射频电路；

所述第一通道射频电路包括：依次相连的第一通道数控移相器、第一通道驱动放大器、第一通道功率放大器、第一通道微带定向耦合器、第一通道单节隔离器，以及与第一通道微带定向耦合器相连的第一通道检波二级管；

所述第二通道射频电路包括：依次相连的第二通道数控移相器、第二通道驱动放大器、第二通道功率放大器、第二通道微带定向耦合器、第二通道单节隔离器，以及与第二通道微带定向耦合器相连的第二通道检波二级管。

可选地，所述射频电路采用多层高频基板进行布线。

可选地，所述组件还包括容纳所述射频电路的盒体。

可选地，所述组件还包括内嵌于所述盒体中的腔体内嵌式隔板，该述隔板设置于第一通道射频电路和第二通道射频电路之间。

可选地，所述盒体与所述多层高频基板为一体化接地焊接。

可选地，所述第一通道数控移相器与第二通道数控移相器，均满足：插损5.5dB，64态幅度均衡为±0.5dB。

可选地，所述第一通道驱动放大器与第二通道驱动放大器，均满足：功率增益19.8dB，1dB输出功率19.4dBm。

可选地，所述第一通道功率放大器与第二通道功率放大器，均满足：功率增益12.5dB，1dB输出功率31.5dBm。

可选地，所述第一通道单节隔离器与第二通道单节隔离器，均满足：插损0.5dB，隔离度20dB。

可选地，所述射频电路采用六层高频基板进行布线：

第1层为射频信号层，进行射频信号走线；第2层为射频接地层，大面积铺铜，不布设其他走线；第3、4、5层为电源控制层，允许布设各类电源与控制信号线；第6层采用大面积铺铜设计，且不阻焊，表面镀金。

可选地，所述第1层与第2层之间、第3层与第4层之间、第5层与第6层之间均设置有高频双面覆铜板；所述第2层与第3层之间、第4层与第5层之间均设置有半固化片。

可选地，所述高频双面覆铜板的介电常数为3.48，厚度为0.508mm；所述半固化片的介电常数为3.54，厚度为0.1mm。

可选地，采用锡银铜焊料对盒体与多层高频基板进行一体化接地焊接。

可选地，所述隔板用一整块铝硅合金胚体整体铣出，内嵌入盒体中。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明采用两个发射通道并联设计，相比于单通道移相发射组件，结构紧凑，有利于减小相控阵天线的阵面面积，减轻相控阵天线整机重量。

2、本发明采用多层高频基板，减少了射频电路的信号线与电源走线的复杂度，增加散热型，提高射频信号稳定性。

3、本发明采用腔体内嵌式隔板隔离双通道，保证了射频信号的电磁兼容性，确保了各通道射频信号的隔离度。且相比于普通的活动式金属隔板，其能够更好地破坏了电磁波串扰传输的路径，确保了通道之间的射频隔离性能。

4、本发明工艺上采用盒体与多层高频基板一体化接地焊接，采用锡银铜焊料，熔点217℃，保证了焊透率。

5、本发明一次可以输出两个信号，进入两个天线的输入端；且可以同时对这两个信号进行相同的控制，整合节省了控制资源。

6、本发明的多层高频基板采用高频双面覆铜板和半固化片作为各基板层中间的间隔层，每块双面覆铜板介电常数3.48，介质厚度0.508mm；中间层压的半固化片采用介电常数3.54，厚度0.1mm。该述结构带来如下好处：

第一，半固化片的介电常数3.54与双面覆铜板的介电常数3.48接近，数值上的匹配会使得层压后多层高频基板微波电磁特性好，适合传输高频信号，减小插损，改善信号质量；

第二，采用三层双面覆铜板层压后形成6层高频基板，这样设计既可以满足移相发射组件的需求，同时不增加工艺的复杂性，易于加工，提供成品率，降低成本；

第三，采用双面覆铜板介质厚度0.508mm与半固化片厚度0.1mm，层压后多层高频基板的最终厚度为2mm左右，完全可以满足运载产品的可靠性要求；同时多层高频基板太薄与太厚都不合适，太薄会增加失效率，太厚又会增加重量和尺寸。

附图说明

图1是本发明具体实施例用于运载火箭中继用户终端相控阵天线的双通道发射组件的电路连接示意图；

图2是本发明具体实施例多层高频基板层叠示意图；

图3是本发明具体实施例腔体内嵌式隔板安装示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，一种用于运载火箭中继用户终端相控阵天线的双通道发射组件，包括第一通道射频电路和第二通道射频电路；

所述第一通道射频电路包括：依次相连的第一通道数控移相器、第一通道驱动放大器、第一通道功率放大器、第一通道微带定向耦合器、第一通道单节隔离器，以及与第一通道微带定向耦合器相连的第一通道检波二级管；

所述第二通道射频电路包括：依次相连的第二通道数控移相器、第二通道驱动放大器、第二通道功率放大器、第二通道微带定向耦合器、第二通道单节隔离器，以及与第二通道微带定向耦合器相连的第二通道检波二级管。

第一路发射信号进入第一通道数控移相器进行移相处理，通过第一通道驱动放大器进行放大，再进入第一通道功率放大器进行功率放大，再通过第一通道微带定向耦合器进入第一通道单节隔离器输出。耦合检波信号经过第一通道检波二级管输出。

第二路发射信号进入第二通道数控移相器进行移相处理，通过第二通道驱动放大器进行放大，再进入第二通道功率放大器进行功率放大，再通过第二通道微带定向耦合器进入第二通道单节隔离器输出。耦合检波信号经过第二通道检波二级管输出。

本实施例所述的双通道发射组件还包括容纳所述射频电路的盒体。

其中，所述第一通道数控移相器与第二通道数控移相器，均满足：插损5.5dB，64态幅度均衡为±0.5dB。

其中，所述第一通道驱动放大器与第二通道驱动放大器，均满足：功率增益19.8dB，1dB输出功率19.4dBm。

其中，所述第一通道功率放大器与第二通道功率放大器，均满足：功率增益12.5dB，1dB输出功率31.5dBm。

其中，所述第一通道单节隔离器与第二通道单节隔离器，均满足：插损0.5dB，隔离度20dB。

由于两通道射频电路与供电电路共用一块电路基板，信号线与电源线走线复杂，且有射频信号传输，因此考虑采用多层高频基板进行布线。本实施例中，采用六层高频基板。如图2所示，第1层为射频信号层，进行射频信号走线；第2层为射频接地层，大面积铺铜，不布设其他走线，以免形成有缺陷的接地平面，带来射频信号完整性问题。第3、4、5层为电源控制层，允许布设各类电源与控制信号线。第6层采用大面积铺铜设计，且不阻焊，表面镀金，方便其与盒体进行一体化焊接。

所述第1层与第2层之间、第3层与第4层之间、第5层与第6层之间均设置有高频双面覆铜板；所述第2层与第3层之间、第4层与第5层之间均设置有半固化片。

所述高频双面覆铜板的介电常数为3.48，厚度为0.508mm；所述半固化片的介电常数为3.54，厚度为0.1mm。

由于两通道并联设计，为确保通道之间的隔离度，防止信号之间相互串扰，需要在通道之间加金属隔板，切断射频信号的串扰路径。通常采用活动式金属隔板，使用螺丝安装，性能较差。如图3，本实施例采用腔体内嵌式隔板，设置于所述第一通道射频电路和第二通道射频电路之间。该隔板用一整块铝硅合金胚体整体铣出，内嵌入盒体中，破坏了电磁波串扰传输的路径，确保了通道之间的射频隔离性能。

为了保证采用双通道设计后，相比于单通道设计，其散热性能，射频接地不发生退化改变。工艺上采用盒体与多层高频基板一体化接地焊接，采用锡银铜焊料，熔点217℃，制作相应的工装压住多层高频板，保证焊透率。

综上所述，本实施例采用上述方案：射频电路采用多层高频基板进行设计，结构使用腔体内嵌式隔板，工艺采用盒体与多层高频基板的一体化接地焊接。确保发射组件采用双通道小型化、轻量化设计后不改变以前单通道移相发射组件的可靠性与散热性能。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种用于运载火箭中继用户终端相控阵天线的双通道发射组件，其特征在于：包括第一通道射频电路和第二通道射频电路；

所述第一通道射频电路包括：依次相连的第一通道数控移相器、第一通道驱动放大器、第一通道功率放大器、第一通道微带定向耦合器、第一通道单节隔离器，以及与第一通道微带定向耦合器相连的第一通道检波二级管；

所述第二通道射频电路包括：依次相连的第二通道数控移相器、第二通道驱动放大器、第二通道功率放大器、第二通道微带定向耦合器、第二通道单节隔离器，以及与第二通道微带定向耦合器相连的第二通道检波二级管。

2.如权利要求1所述的双通道发射组件，其特征在于：所述射频电路采用多层高频基板进行布线。

3.如权利要求2所述的双通道发射组件，其特征在于：还包括容纳所述射频电路的盒体。

4.如权利要求3所述的双通道发射组件，其特征在于：还包括内嵌于所述盒体中的腔体内嵌式隔板，该述隔板设置于第一通道射频电路和第二通道射频电路之间。

5.如权利要求3所述的双通道发射组件，其特征在于：所述盒体与所述多层高频基板为一体化接地焊接。

6.如权利要求1所述的双通道发射组件，其特征在于：所述第一通道数控移相器与第二通道数控移相器，均满足：插损5.5dB，64态幅度均衡为±0.5dB。

7.如权利要求1所述的双通道发射组件，其特征在于：所述第一通道驱动放大器与第二通道驱动放大器，均满足：功率增益19.8dB，1dB输出功率19.4dBm。

8.如权利要求1所述的双通道发射组件，其特征在于：所述第一通道功率放大器与第二通道功率放大器，均满足：功率增益12.5dB，1dB输出功率31.5dBm。

9.如权利要求1所述的双通道发射组件，其特征在于：所述第一通道单节隔离器与第二通道单节隔离器，均满足：插损0.5dB，隔离度20dB。

10.如权利要求2所述的双通道发射组件，其特征在于，所述射频电路采用六层高频基板进行布线：

第1层为射频信号层，进行射频信号走线；第2层为射频接地层，大面积铺铜，不布设其他走线；第3、4、5层为电源控制层，允许布设各类电源与控制信号线；第6层采用大面积铺铜设计，且不阻焊，表面镀金。

11.如权利要求10所述的双通道发射组件，其特征在于，所述第1层与第2层之间、第3层与第4层之间、第5层与第6层之间均设置有高频双面覆铜板；所述第2层与第3层之间、第4层与第5层之间均设置有半固化片。

12.如权利要求11所述的双通道发射组件，其特征在于，所述高频双面覆铜板的介电常数为3.48，厚度为0.508mm；

所述半固化片的介电常数为3.54，厚度为0.1mm。

13.如权利要求5所述的双通道发射组件，其特征在于，采用锡银铜焊料对盒体与多层高频基板进行一体化接地焊接。

14.如权利要求4所述的双通道发射组件，其特征在于，所述隔板用一整块铝硅合金胚体整体铣出，内嵌入盒体中。

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