CN112147583A - 一种高集成度砖式tr组件 - Google Patents

Abstract

一种高集成度砖式TR组件，包括：壳体、射频电路板、内盖板、外盖板。壳体一端面具有安装腔，安装腔一侧壁穿设射频输出端接头以及低频连接器，相对侧壁穿设射频天线端接头，射频天线端接头设有24个。射频电路板设于安装腔内，射频电路板正面为射频以及数字元器件，反面为射频微带线，正反面射频微带线通过印制板垂直互联通孔连接，射频输出端接头、低频连接器以及射频天线端接头均连接于射频电路板，射频电路板对应射频天线端接头均设有多功能芯片以及电源调制模块。内盖板底面设有屏蔽腔，内盖板设于射频电路板，多功能芯片设于屏蔽腔内。外盖板用于密封安装腔。多通道集成化设计，缩小砖式TR组件的体积，密封性更好，便于检测及调试。

Description

一种高集成度砖式TR组件

技术领域

本发明属于雷达、遥测以及通信技术领域，尤其涉及一种高集成度砖式TR组件。

背景技术

随着时代的发展，有源相控阵雷达以其独特的性能指标、高集成度和重量等优势得到越来越广泛的应用，大有完全替代传统雷达的趋势。TR组件是有源相控阵雷达的核心部件，其性能指标及体积的优劣直接决定了有源相控阵雷达装备性能的优劣。基于此，在保证电性能指标的前提下，TR组件逐渐向小型化、集成化发展。目前传统TR组件通常集成少数通道，且通道芯片功能较为单一，造成TR组件成本较高，集成化程度较低，批生产指标一致性较差。

目前TR组件多通道集成主要受限于芯片功能相对单一，组件单通道使用芯片数量较多。以至于多通道集成时各通道指标差异性较大，批生产指标一致性较差，调试工作量较大，体积相对传统TR组件优势不明显，以上因素为TR组件不能高度集成的主要原因。

发明内容

为解决现有技术不足，本发明提供一种高集成度砖式TR组件，采用高集成度芯片，通过优化版图布局，实现了高集成度多通道TR组件，集成通道数量达到24个，并且具有良好的密封性。

为了实现本发明的目的，拟采用以下方案：

一种高集成度砖式TR组件，包括：壳体、射频电路板、内盖板以及外盖板。

壳体具有安装腔，所述安装腔一侧壁用于穿设射频输出端接头以及低频连接器，相对的侧壁用于穿设偶数个射频天线端接头；

射频电路板设于所述安装腔，所述射频输出端接头、低频连接器以及射频天线端接头均连接于所述射频电路板，所述射频电路板上对应各所述射频天线端接头均设有一芯片以及一电源调制模块，所述射频电路板用于射频输出端接头、低频连接器、射频天线端接头、芯片以及电源调制模块之间信号互相连接，所述芯片用于提供数控移相、接收数控衰减、接收低噪放、发射驱放功能，所述电源调制模块用于芯片接收和发射的电源调制；

内盖板其底面设有隔条，用于形成屏蔽腔，所述内盖板设于所述射频电路板上方，所述芯片均设于所述屏蔽腔内；以及

外盖板用于密封所述安装腔。

进一步的，所述安装腔底部具有观察孔，所述观察孔设有密封盖。

进一步的，所述壳体、密封盖、内盖板以及外盖板均采用高导热铝合金加工而成，所述壳体内表面以及所述射频输出端接头、低频连接器和射频天线端接头的安装孔内壁均涂镀金层或银层，所述壳体与所述密封盖以及外盖板均通过激光封焊实现组件气密封装，所述射频电路板通过焊接或粘接连接的方式安装于安装腔内。

进一步的，所述射频天线端接头有24个，沿壳体长度方向布置一排，所述射频电路板分为三个模块，每个模块对应8个所述射频天线端接头，所述内盖板对应每个模块设计为三段式结构。

进一步的，所述壳体用于安装所述射频输出端接头的侧壁设有支耳，所述壳体上下端面均具有多个所述支耳，所述支耳与所述壳体为一体式结构，所述支耳具有通孔，且该侧壁垂直设有至少两颗定位销。

进一步的，所述射频天线端接头与所述射频输出端接头采用连接器针或铅锡丝与所述射频电路板焊接连接，所述低频连接器通过金带与所述射频电路板键合连接，所述芯片以及所述电源调制模块的各种芯片均通过金丝与射频电路板键合连接。

进一步的，所述低频连接器采用双排17芯插针，以实现组件供电和控制信号的传输，所述射频天线端接头采用SMP射频连接器，通过转接器实现与天线阵面盲插连接，所述射频输出端接头采用SMP射频连接器，通过转接器实现与后端变频组件盲插连接。

进一步的，所述芯片通过导电胶粘接到射频电路板上，所述电源调制模块包括场效应管、驱动芯片以及储能电容，均通过导电胶粘接至射频电路板上，所述导电胶均为银系胶。。

进一步的，所述内盖板采用螺钉连接于所述壳体内壁，且用于连接所述螺钉的螺纹孔为盲孔，所述螺钉穿过所述射频电路板。

进一步的，所述射频电路板采用树形图结构的版图走线，每两个所述射频天线端接头连接成一小组，每两个小连接成一个大组，每两个大组连接成一个模块，每个连接处均采用功分器连接，所述版图走线在设有所述功分器的位置均呈“凹”型布局。

本发明的有益效果在于：

1、通过使用高集成度芯片，芯片集成数控移相、接收数控衰减、接收低噪放、发射驱放等功能，极大减少了通道芯片使用数量，提高了通道芯片集成度以及组件生产批产一致性，降低了TR组件成本；紧凑的元器件布局以及版图走线的优化，确保高集成度砖式TR组件芯片高度集成化，组件的多通道集成化，以缩小TR组件的体积，使雷达系统更具有体积小型化的优势。

2、传统TR组件通道间隔离常采用单独隔条或者在腔体内铣出隔条，该方式造成TR组件通道积大，不易于多通道集成，本申请将隔条集成在内盖板上，降低了通道体积，易于多通道集成。

3、密封性更好，传统的TR组件是将屏蔽腔直接在盖板或是壳体内加工形成，然后在利用螺钉进行连接，因为螺钉与安装孔之间的密封性较差，容器影响TR组件的密封性，本申请增设了内盖板，利用内盖板形成屏蔽腔以及压紧射频电路板，外盖板与壳体之间通过激光封焊实现组件气密封装，有效的保证TR组件的密封性。

4、调试工作更加快捷方便，射频电路板分为三个模块，相应的内盖板也设计为三段式结构，调试时可以针对每个模块进行单独调试，而且仅需要拆除相对应的内盖板即可。

5、便于检测，壳体下端面设计有观察孔，在生产时可以直接通过观察孔检测射频电路板内部引线是否短路。

附图说明

本文描述的附图只是为了说明所选实施例，而不是所有可能的实施方案，更不是意图限制本发明的范围。

图1示出了本申请的的结构爆炸图；

图2示出了本申请的的结构爆炸图的另一侧视图；

图3示出了射频电路板的构造图；

图4示出了A部的局部放大图；

图5示出了内盖板的构造；

图6示出了本申请的整体外观图；

图7示出了传统的版图走线结构；

图8示出了本申请的版图走线结构；

图9示出了芯片原理框图。

图中标记：10-壳体、101-安装腔、102-观察孔、103-支耳、11-定位销、12-密封盖、13-射频输出端接头、14-低频连接器、15-射频天线端接头、20-射频电路板、201-功分器、21-芯片、22-电源调制模块、30-内盖板、301-隔条、302-屏蔽腔、40-外盖板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明，但本发明所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述。术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“平行”、“垂直”等并不表示要求部件绝对平行或垂直，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1、图2所示，一种高集成度砖式TR组件，包括：壳体10、射频电路板20、内盖板30以及外盖板40。

具体的，壳体10呈矩形结构，其一端面具有安装腔101，安装腔101一侧壁用于穿设射频输出端接头13以及低频连接器14，相对的侧壁用于穿设射频天线端接头15，射频天线端接头15设有24个。

更具体的，低频连接器14采用双排17芯插针，以实现组件供电和控制信号的传输，射频天线端接头15采用SMP射频连接器，通过转接器实现与天线阵面盲插连接，射频输出端接头13采用SMP射频连接器，通过转接器实现与后端变频组件盲插连接，转接器采用SMP-KK型转接器。

具体的，射频电路板20通过焊接或粘接连接的方式安装于安装腔101内，在本申请中为保证射频电路板20安装的稳定性，因此采用焊锡烧结的连接方式。射频电路板20正面为射频以及数字元器件，反面为射频微带线，正反面射频微带线通过印制板垂直互联通孔连接，射频电路板20采用高频多层板，以便各通道信号线连接。射频输出端接头13、低频连接器14以及射频天线端接头15均连接于射频电路板20，射频电路板20对应射频天线端接头15均设有芯片21以及电源调制模块22，每一组射频天线端接头15、芯片21和电源调制模块22形成一个通道，本申请一共具有24个通道。芯片21集成数控移相、接收数控衰减、接收低噪放、发射驱放等功能，电源调制模块22主要包括场效应管、驱动芯片以及储能电容。场效应管采用PMOS场效应管，驱动芯片采用PMOS驱动芯片

收发切换开关：用于接收和发射信号的切换，由于常规环行器不能与芯片集成，采用开关可便于芯片集成。

收发数控移相：六位数控移相器，接收和发射共用，用于接收和发射信号相位的改变。

接收数控衰减：六位数控衰减器，接收使用，用于接收信号过大时，衰减接收信号，防止TR组件信号饱和。

接收低噪放：接收噪声的大小主要由接收低噪放芯片的噪声决定，接收噪声影响整个雷达系统探测灵敏度。

发射驱放：发射功率的大小主要由发射驱放决定，同时发射功率决定了雷达系统探测距离。

数控集成：采用串口形式控制芯片，相比并口控制形式，降低了管脚数量，减小了芯片体积，便于多个芯片串联使用。

如图9所示，发射信号时：组件发射信号从射频输出端接头13输入，经过一分二十四功分器进入到芯片21，通过输入端收发切换开关切换到发射通道，发射通道经过数控移相、放大、驱放后经过输出端收发切换开关输出到天线辐射中去。接收时：组件从天线端接收输入信号，输入信号经过芯片21收发切换开关切换到接收通道，经过低噪放、数控移相、数控衰减、放大后经过输出端收发切换开关输出，再经过一分二十四合成网络输出。

更具体的，为满足性能要求同时降低成本，具体的，芯片21通过大功率导电胶粘接到射频电路板20上，例如采用 型号为9300C的银系导电胶；电源调制模块22的各类芯片通过普通导电胶粘接至射频电路板20上，例如型号为H20E的银系导电胶。

具体的，如图5所示，内盖板30底面设有隔条301，利用隔条301形成屏蔽腔302，内盖板30设于射频电路板20上方，芯片21均设于屏蔽腔302内，因为本申请中所采用的的各类芯片均为裸芯片，因此要求TR组件具有较高的密封性，通过内盖板30形成屏蔽腔，可以进一步提高对芯片的保护作用，同时通过内盖板30形成隔条301相比于传统采用的单独隔条的结构，可以使TR组件的体积更加紧凑，而且对射频电路板20的固定作用更好。

外盖板40用于密封安装腔101，外盖板40与壳体10通过激光封焊实现组件气密封装。

优选的，射频电路板20背面具有射频微带线，当安装在安装腔101内之后，其背面则被完全遮挡，不利于故障排查。因此如图1所示，本申请中安装腔101底部具有观察孔102，观察孔102设有密封盖12，用于检测射频电路板内部引线是否短路，密封盖12与壳体10之间采用激光封焊实现组件气密封装。

更具体的，壳体10、密封盖12、内盖板30以及外盖板40均采用高导热铝合金加工而成，以增强TR组件的散热效果。壳体10内表面以及射频输出端接头13、低频连接器14和射频天线端接头15的安装孔内壁均涂镀金层或银层。

优选的，为便于对TR组件的调试，射频电路板20分为如图3所示的a、b、c三个模块，每个模块均具有八个射频天线端接头15，以便于逐个排查。

进一步优选的，如图5所示，内盖板30对应每个模块设计为三段式结构。这样在检测到其中一个模块有故障时仅需拆除对应的内盖板30即可。如果内盖板30采用整体式结构则需要将内盖板30整体拆除，增加拆装的工作量。同时由于内盖板30为较大面积的薄板零件，且具有多个屏蔽腔，加工时容易发生变形。因此将内盖板30设计为三段式的结构，还有利于降低零件的形变，提高零件结构及尺寸精度。

更具体的，为便于TR组件的安装，如图6所示，壳体10用于安装射频输出端接头13的侧壁设有支耳103，壳体10上下端面均具有多个支耳103，支耳103与壳体10为一体式结构，支耳103具有通孔用于穿设螺钉，以便于连接安装。

优选的，为提高TR组件的安装精度，同时防止使用过程中发生移动，影响通信效果，在壳体10用于安装射频输出端接头13的侧壁垂直设有至少两颗定位销11，用于定位固定。

更具体的，射频天线端接头15与射频输出端接头13采用连接器针或铅锡丝与射频电路板20焊接连接，低频连接器14通过金带与射频电路板20键合连接，芯片21以及电源调制模块22的各种芯片均通过金丝与射频电路板20键合连接。

更具体的，内盖板30采用螺钉连接于壳体10内壁，螺钉穿过射频电路板20。

优选的，用于连接螺钉的螺纹孔为盲孔，以保证壳体10的密封性。

进一步优选的，所有螺钉均穿过隔条301，为减小隔条301的体积，使TR组件结构更加紧凑，所有隔条301仅在穿设螺钉的位置设有较大的凸台，其余部分则呈薄壁结构，尤其是芯片21的两侧。

优选的，如图2至图4所示，射频电路板20采用树形图结构的版图走线，每两个射频天线端接头15连接成一小组，每两个小连接成一个大组，每两个大组连接成一个模块，如模块a、模块b或模块c，其中的每个连接处均采用功分器201连接，如图8所示，版图走线在设有功分器201的位置均呈“凹”型布局，以节约TR组件的宽度尺寸。传统的版图走线如图7所示，在设有功分器201的位置依然采用直线布局，导致TR组件宽度尺寸较大，由于每一级功分器与后一级功分器都有一定间隙，以防止互相干扰，因此在保证足够间隙的条件下，本申请的版图走线在设有功分器201的位置设计成“凹”型的布局，充分利用TR组件长度方向的剩余空间，以缩小宽度尺寸，使TR组件更加紧凑。

具体实施过程：

在组装高集成度砖式TR组件时，第一步，将高集成度砖式TR组件的射频电路板20、射频输出端接头13、低频连接器14以及射频天线端接头15均通过铅锡烧结至组件壳体10上。简化烧结时的温度梯度，不同器件烧结时，需要保证不同器件采用从高到低的温度烧结。上述所有电路板以及连接器均采用铅锡烧结至腔体一种温度，保证组件批次生产时的可靠性、稳定性以及方便快捷性。

第二步，将射频输出端接头13、射频天线端接头15通过铅锡丝与射频电路板20焊接。

第三步，将各通道芯片21通过大功率导电胶粘接至射频电路板20上，其余射频以及电源调制模块22的各类芯片通过普通导电胶粘接至射频电路板20上。

第四步，将低频连接器14通过金带与射频电路板20键合连接，芯片21以及电源调制模块22的各类芯片通过金丝与射频电路板20键合连接，高集成度砖式TR组件所有射频信号以及数字电源信号形成完整闭环。

第五步，安装内盖板30；

第六步，调试检测，包括通信和屏蔽效果，以及射频电路板20背面的引线是否存在短路；

第七步，检测合格后，将密封盖12和外盖板40通过焊接安装于壳体10。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不表示是唯一的或是限制本发明。本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的范围情况下，对本发明进行的各种改变或同等替换，均属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种高集成度砖式TR组件，其特征在于，包括：

壳体（10），其具有安装腔（101），所述安装腔（101）一侧壁用于穿设射频输出端接头（13）以及低频连接器（14），相对的侧壁用于穿设偶数个射频天线端接头（15）；

射频电路板（20），设于所述安装腔（101），所述射频输出端接头（13）、低频连接器（14）以及射频天线端接头（15）均连接于所述射频电路板（20），所述射频电路板（20）上对应各所述射频天线端接头（15）均设有一芯片（21）以及一电源调制模块（22），所述射频电路板（20）用于射频输出端接头(13)、低频连接器(14)、射频天线端接头(15)、芯片(21)以及电源调制模块(22)之间信号互相连接，所述芯片（21）用于提供数控移相、接收数控衰减、接收低噪放、发射驱放功能，所述电源调制模块（22）用于芯片(21)接收和发射的电源调制；

内盖板（30），其底面设有隔条（301），用于形成屏蔽腔（302），所述内盖板（30）设于所述射频电路板（20）上方，所述芯片（21）均设于所述屏蔽腔（302）内；以及

外盖板（40），用于密封所述安装腔（101）。

2.根据权利要求1所述的一种高集成度砖式TR组件，其特征在于，所述安装腔（101）底部具有观察孔（102），所述观察孔（102）设有密封盖（12）。

3.根据权利要求2所述的一种高集成度砖式TR组件，其特征在于，所述壳体（10）、密封盖（12）、内盖板（30）以及外盖板（40）均采用高导热铝合金加工而成，所述壳体（10）内表面以及所述射频输出端接头（13）、低频连接器（14）和射频天线端接头（15）的安装孔内壁均涂镀金层或银层，所述壳体（10）与所述密封盖（12）以及外盖板（40）均通过激光封焊实现组件气密封装，所述射频电路板（20）通过焊接或粘接连接的方式安装于安装腔（101）内。

4.根据权利要求1所述的一种高集成度砖式TR组件，其特征在于，所述射频天线端接头（15）有24个，沿壳体（10）长度方向布置一排，所述射频电路板（20）分为三个模块，每个模块对应8个所述射频天线端接头（15），所述内盖板（30）对应每个模块设计为三段式结构。

5.根据权利要求1所述的一种高集成度砖式TR组件，其特征在于，所述壳体（10）用于安装所述射频输出端接头（13）的侧壁设有支耳（103），所述壳体（10）上下端面均具有多个所述支耳（103），所述支耳（103）与所述壳体（10）为一体式结构，所述支耳（103）具有通孔，且该侧壁垂直设有至少两颗定位销（11）。

6.根据权利要求1所述的一种高集成度砖式TR组件，其特征在于，所述射频天线端接头（15）与所述射频输出端接头（13）采用连接器针或铅锡丝与所述射频电路板（20）焊接连接，所述低频连接器（14）通过金带与所述射频电路板（20）键合连接，所述芯片（21）以及所述电源调制模块（22）的各种芯片均通过金丝与射频电路板（20）键合连接。

7.根据权利要求1所述的一种高集成度砖式TR组件，其特征在于，所述低频连接器（14）采用双排17芯插针，以实现组件供电和控制信号的传输，所述射频天线端接头（15）采用SMP射频连接器，通过转接器实现与天线阵面盲插连接，所述射频输出端接头（13）采用SMP射频连接器，通过转接器实现与后端变频组件盲插连接。

8.根据权利要求1所述的一种高集成度砖式TR组件，其特征在于，所述芯片（21）通过导电胶粘接到射频电路板（20）上，所述电源调制模块（22）包括场效应管、驱动芯片以及储能电容，均通过导电胶粘接至射频电路板（20），所述导电胶均为银系胶。

9.根据权利要求1所述的一种高集成度砖式TR组件，其特征在于，所述内盖板（30）采用螺钉连接于所述壳体（10）内壁，且用于连接所述螺钉的螺纹孔为盲孔，所述螺钉穿过所述射频电路板（20）。

10.根据权利要求1所述的一种高集成度砖式TR组件，其特征在于，所述射频电路板（20）采用树形图结构的版图走线，每两个所述射频天线端接头（15）连接成一小组，每两个小连接成一个大组，每两个大组连接成一个模块，每个连接处均采用功分器（201）连接，所述版图走线在设有所述功分器（201）的位置均呈“凹”型布局。

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