CN112713397A - 一种相控阵天线与天线模块 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种相控阵天线与天线模块，涉及天线技术领域。该相控阵天线包括PCB板与位于PCB板表层的TR模块，PCB板包括天线阵面层、供电模块层、控制电路层以及馈电网络层，天线阵面层与供电模块层之间设置有接地层，控制电路层与馈电网络之间也设置有接地层；天线阵面层上布置有天线单元，供电模块层上布置有供电电路，控制电路层上布置有控制电路，馈电网络层上布置有馈电电路；其中，PCB板上设置有多个贯穿的通孔，天线单元、供电电路、控制电路或馈电电路中的任意一个通过通孔与TR模块连接。本申请提供的相控阵天线与天线模块具有工艺简单，成本低的优点。

Description

一种相控阵天线与天线模块

技术领域

本申请涉及天线技术领域，具体而言，涉及一种相控阵天线与天线模块。

背景技术

低成本平板相控阵天线一般由多个模块组成，例如天线阵面、TR模块（Transmitter and Receiver，发送与接收模块）、馈电网络、电源网络、控制网络等。多个模块集成在一张多层PCB板（Printed Circuit Board，印刷电路板）上面，为了相控阵天线正常工作，TR模块需要与其它模块互联，且TR模块焊接在PCB板的表面。

目前，常用的互联的形式是通过加工通孔，5个模块分布在不同层，对应可能需要加工5种不同深度的孔，需要多种类型的盲孔，多种类型的盲孔加工难度高，需要多次压合，并且涉及到背钻、塞孔、镀平、控深等多种特殊工艺，使得PCB板加工成品率低、成本高。

综上所述，现有技术中在进行模块互联时，工艺较为复杂，成本较高。

发明内容

本申请的目的在于提供一种相控阵天线与天线模块，以解决现有技术中在进行模块互联时，工艺较为复杂，成本较高的问题。

为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

一方面，本申请实施例提供了一种相控阵天线，所述相控阵天线包括PCB板与位于所述PCB板表层的TR模块，所述PCB板包括天线阵面层、供电模块层、控制电路层以及馈电网络层，所述天线阵面层与所述供电模块层之间设置有接地层，所述控制电路层与所述馈电网络之间也设置有接地层；所述天线阵面层上布置有天线单元，所述供电模块层上布置有供电电路，所述控制电路层上布置有控制电路，馈电网络层上布置有馈电电路；其中，

所述PCB板上设置有多个贯穿的通孔，所述天线单元、所述供电电路、所述控制电路或所述馈电电路中的任意一个通过所述通孔与所述TR模块连接。

可选地，所述相控阵天线还包括校准网络层，所述校准网络层设置于所述控制电路层与所述馈电网络层之间，所述控制电路层与所述校准网络层之间设置有接地层，所述校准网络层与所述馈电网络层之间也设置有接地层。

可选地，所述TR模块包括N通道，每个所述通道均与至少一个所述通孔连接，其中，N=1、2、4、8或16。

可选地，所述通孔包括第一通孔，所述第一通孔穿过所述供电模块层、所述控制电路层、以及所述馈电网络层，且所述第一通孔与所述供电电路、所述控制电路以及所述馈电电路均间隔设置。

可选地，每个所述TR模块均通过至少一个第一通孔与所述天线单元连接，且与所述TR模块连接的所述第一通孔分布所述天线单元所处的区域内。

可选地，所述通孔还包括第二通孔，每个所述TR模块均与至少一个第二通孔连接，所述第二通孔穿过所述供电模块层、所述控制电路层以及馈电网络层，所述第二通孔与所述供电电路连接，所述第二通孔与所述控制电路、所述馈电电路间隔设置，且所述第二通孔分布于所述天线单元所处的区域外。

可选地，所述通孔还包括第三通孔，每个所述TR模块均与至少一个第三通孔连接，所述第三通孔穿过所述供电模块层、所述控制电路层以及馈电网络层，所述第三通孔与所述控制电路连接，所述第三通孔与所述供电电路、所述馈电电路间隔设置，且所述第三通孔分布于所述天线单元所处的区域外。

可选地，所述通孔还包括第四通孔，每个所述TR模块均与至少一个第四通孔连接，所述第四通孔穿过所述供电模块层、所述控制电路层以及馈电网络层，所述第四通孔与所述馈电电路连接，所述第四通孔与所述供电电路、所述控制电路间隔设置，且所述第四通孔分布于所述天线单元所处的区域外。

可选地，当所述通孔位于所述TR模块的引脚区域时，所述TR模块通过引脚与所述通孔连接；

当所述通孔位于所述TR模块的非引脚区域时，所述TR模块与所述通孔通过走线连接。

另一方面，本申请实施例还提供了一种天线模块，所述天线模块包括上述的相控阵天线。

相对于现有技术，本申请具有以下有益效果：

本申请提供了一种相控阵天线与天线模块，该相控阵天线包括PCB板与位于PCB板表层的TR模块，PCB板包括天线阵面层、供电模块层、控制电路层以及馈电网络层，天线阵面层与供电模块层之间设置有接地层，控制电路层与馈电网络之间也设置有接地层；天线阵面层上布置有天线单元，供电模块层上布置有供电电路，控制电路层上布置有控制电路，馈电网络层上布置有馈电电路；其中，PCB板上设置有多个贯穿的通孔，天线单元、供电电路、控制电路或馈电电路中的任意一个通过通孔与TR模块连接。由于本申请通过通孔实现TR模块与其他模块之间的连接，因此相控阵天线的PCB板仅需要1次压合即可实现，且由于仅设置一种通孔，因此加工流程简单、不需要额外的背钻、塞孔、镀平等特殊加工工艺，具有实现简单、成品率高、低成本的优点。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为现有技术的相控阵天线的结构示意图。

图2为本申请实施例提供的相控阵天线的一种结构示意图。

图3为本申请实施例提供的相控阵天线的另一种结构示意图。

图中：100-相控阵天线；110-天线阵面层；120-供电模块层；130-控制电路层；140-馈电网络层；150-TR模块；160-接地层；170-通孔；180-校准网络层。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

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。同时，在本申请的描述中，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。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“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，或者是该申请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申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

正如背景技术中所述，目前在加工相控阵天线时，多个模块分布在不同层，对应可能需要加工多层不同深度的孔，需要多种类型的盲孔，多种类型的盲孔加工难度高，需要多次压合，并且涉及到背钻、塞孔、镀平、控深等多种特殊工艺，使得PCB板加工成品率低、成本高。

如图1所示，图1示出了现有技术中相控阵天线的分层示意图，由图可知，TR模块在于其他模块进行连接时，除了与天线阵面模块之间采用通孔实现连接，与其它模块的连接均采用盲孔的形式，且与不同层之间连接时，盲孔的深度也并不一致。因此，在实际加工中，需要采用较为复杂的工艺进行加工，导致成本较高。

有鉴于此，本申请提供了一种相控阵天线，通过仅设置通孔的方式，实现TR模块与其它模块之间的连接，其加工工艺更加简单，降低了成本。

下面对本申请提供的相控阵天线进行示例性说明：

请参阅图2，作为一种实现方式，该相控阵天线100包括PCB板与位于PCB板表层的TR模块150，PCB板包括天线阵面层110、供电模块层120、控制电路层130以及馈电网络层140，天线阵面层110与供电模块层120之间设置有接地层160，控制电路层130与馈电网络之间也设置有接地层160；天线阵面层110上布置有天线单元，供电模块层120上布置有供电电路，控制电路层130上布置有控制电路，馈电网络层140上布置有馈电电路；其中，PCB板上设置有多个贯穿的通孔170，天线单元、供电电路、控制电路或馈电电路中的任意一个通过通孔170与TR模块150连接。

需要说明的是，本申请提供的TR模块150用于通过天线单元接收或发送信号，天线单元用于将射频信号传播至环境中，或从环境中接收射频信号，其中，作为一种实现方式，天线阵面层110中包括多个天线单元，且多个天线单元沿阵列排布。供电电路用于为TR模块150进行供电，控制电路用实现TR模块150的调幅、调相、功率检测等功能。馈电电路一般采用微带线或者带状线形式组成功分网络，实现射频信号的分配或合路。

此外，为了消除模块间的相互影响，一般地，在相邻两个模块之间设置了接地层160。作为一种实现方式，由于供电模块层120与控制电路层130之间的相互影响较小，因此二者之间可不设置接地层160。作为另一种实现方式，在供电模块层120与控制电路层130之间也可设置接地层160，在此不做限定。

同时，在各个模块与接地层160之间，还设置有介质层，在此不做赘述。在实际加工过程中，仅需通过加工通孔170，且限定通孔170位置的方式，即可实现TR模块150与其它模块之间的连接。多层PCB板仅需1次压合实现，且多层PCB板仅需要1种类型的金属过孔工艺（即通孔170），且加工流程简单、不需要额外的背钻、塞孔、镀平等特殊加工工艺，具有实现简单、成品率高、低成本的优点。

需要说明的是，作为一种实现方式，天线阵面层110、供电模块层120、控制电路层130以及馈电网络层140可以为依次连接的方式实现连接，当然地，也可按照其它顺序进行连接，例如，天线阵面层110、控制电路层130、供电模块层120以及馈电网络层140依次连接，在此不做限定。可以理解地，无论采用何种方式实现PCB板的布置，在实现TR模块150与其他模块之间的连接时，均可采用通孔170的方式实现。

并且，TR模块150通过每个通孔170仅与天线阵面层110、供电模块层120、控制电路层130以及馈电网络层140中的任意一个实现连接。例如TR模块150通过通孔170与天线单元实现连接，且同时通过通孔170与供电电路实现连接。需要说明的是，由于TR模块150设置于PCB板的表层，因此其与馈电网络层140之间也可直接连接，无需设置通孔170。

还需要说明的是，由于TR模块150与其它模块之间通过通孔170连接，本申请提供的通孔170为金属孔，即在对PCB板进行钻孔后，在通孔170内壁进行镀金属操作，因此，通孔170与接地层160之间不连接，以避免通孔170接地，无法实现信号传输。作为一种实现方式，接地层160设置有连接孔，且接地层160的连接孔的直径大于通孔170的直径，进而使得通孔170与接地层160不接触。

可选地，通孔170包括第一通孔，第一通孔穿过供电模块层120、控制电路层130、以及馈电网络层140，且第一通孔与供电电路、控制电路以及馈电电路均间隔设置。每个TR模块150均通过至少一个第一通孔与天线单元连接，且与TR模块150连接的第一通孔分布天线单元所处的区域内。通过该第一通孔，实现了TR模块150与天线单元之间的连接。

当然地，在一种可能的实现方式中，第一通孔也可以分布于天线单元所处的区域外，并通过走线的方式实现与天线单元的连接。需要说明的是，供电电路、控制电路以及馈电电路均由多条导线及电子器件连接组成，因此，本申请所述的第一通孔与供电电路、控制电路以及馈电电路均间隔设置，指的是第一通孔与供电电路、控制电路以及馈电电路的导线与器件均不接触。例如，供电电路的多条导线之间形成一定的间隙，第一通孔穿过该间隙，进而使得第一通孔与导线之间不接触。

上述通孔170中还包括第二通孔，每个TR模块150均与至少一个第二通孔连接，第二通孔穿过供电模块层120、控制电路层130以及馈电网络层140，第二通孔与供电电路连接，第二通孔与控制电路、馈电电路间隔设置，且第二通孔分布于天线单元所处的区域外。

上述通孔170中还包括第三通孔，每个TR模块150均与至少一个第三通孔连接，第三通孔穿过供电模块层120、控制电路层130以及馈电网络层140，第三通孔与控制电路连接，第三通孔与供电电路、馈电电路间隔设置，且第三通孔分布于天线单元所处的区域外。

上述通孔170中还包括第四通孔，每个TR模块150均与至少一个第四通孔连接，第四通孔穿过供电模块层120、控制电路层130以及馈电网络层140，第四通孔与馈电电路连接，第四通孔与供电电路、控制电路间隔设置，且第四通孔分布于天线单元所处的区域外。

此外，作为一种实现方式，本申请提供的TR模块150包括N通道模块，且每个所述通道均与至少一个通孔170连接，其中，N为通道数量且N=1、2、4、8或16。

同时，当通孔170位于TR模块150的引脚区域时，TR模块150通过引脚与通孔170连接；当通孔170位于TR模块150的非引脚区域时，TR模块150与通孔170通过走线连接。需要说明的是，本申请所述的非引脚区域，包括TR模块150内的区域，也包括TR模块150外的区域，在此不做限定。

通过设置第一通孔、第二通过、第三通孔以及第四通孔，可以使TR模块通过第一通孔与天线单元连接，通过第二通孔与供电电路连接，通过第三通孔与控制电路，通过第四通孔与馈电电路连接，进而实现了通过不同通孔与不同层之间的连接。

在一种可能的实现方式中，请参阅图3，相控阵天线还包括校准网络层180，校准网络层180设置于控制电路层130与馈电网络层140之间，控制电路层130与校准网络层180之间设置有接地层160，校准网络层180与馈电网络层140之间也设置有接地层160。可以理解地，通孔170也穿过馈电网络层140。

基于上述实现方式，本申请还提供了一种天线模块，该天线模块包括上述的相控阵天线。

综上所述，本申请提供了一种相控阵天线与天线模块，该相控阵天线包括PCB板与位于PCB板表层的TR模块150，PCB板包括天线阵面层110、供电模块层120、控制电路层130以及馈电网络层140，天线阵面层110与供电模块层120之间设置有接地层160，控制电路层130与馈电网络之间也设置有接地层160；天线阵面层110上布置有天线单元，供电模块层120上布置有供电电路，的控制电路层130上布置有控制电路，馈电网络层140上布置有馈电电路；其中，PCB板上设置有多个贯穿的通孔170，天线单元、供电电路、控制电路或馈电电路中的任意一个通过通孔170与TR模块150连接。由于本申请通过通孔170实现TR模块150与其他模块之间的连接，因此相控阵天线的PCB板仅需要1次压合即可实现，且由于仅设置一种通孔170，因此加工流程简单、不需要额外的背钻、塞孔、镀平等特殊加工工艺，具有实现简单、成品率高、低成本的优点。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种相控阵天线，其特征在于，所述相控阵天线包括PCB板与位于所述PCB板表层的TR模块，所述PCB板包括天线阵面层、供电模块层、控制电路层以及馈电网络层，所述天线阵面层与所述供电模块层之间设置有接地层，所述控制电路层与所述馈电网络之间也设置有接地层；所述天线阵面层上布置有天线单元，所述供电模块层上布置有供电电路，所述控制电路层上布置有控制电路，馈电网络层上布置有馈电电路；其中，

所述TR模块为用于通过天线单元接收或发送信号的模块，所述PCB板上设置有多个贯穿的通孔，所述天线单元、所述供电电路、所述控制电路或所述馈电电路中的任意一个通过所述通孔与所述TR模块连接。

2.如权利要求1所述的相控阵天线，其特征在于，所述相控阵天线还包括校准网络层，所述校准网络层设置于所述控制电路层与所述馈电网络层之间，所述控制电路层与所述校准网络层之间设置有接地层，所述校准网络层与所述馈电网络层之间也设置有接地层。

3.如权利要求1所述的相控阵天线，其特征在于，所述TR模块包括N通道，每个所述通道均与至少一个所述通孔连接，其中，N为通道数量且N=1、2、4、8或16。

4.如权利要求1所述的相控阵天线，其特征在于，所述通孔包括第一通孔，所述第一通孔穿过所述供电模块层、所述控制电路层、以及所述馈电网络层，且所述第一通孔与所述供电电路、所述控制电路以及所述馈电电路均间隔设置；其中，所述TR模块通过所述第一通孔与所述天线单元连接。

5.如权利要求4所述的相控阵天线，其特征在于，每个所述TR模块均通过至少一个第一通孔与所述天线单元连接，且与所述TR模块连接的所述第一通孔分布所述天线单元所处的区域内。

6.如权利要求1所述的相控阵天线，其特征在于，所述通孔还包括第二通孔，每个所述TR模块均与至少一个第二通孔连接，所述第二通孔穿过所述供电模块层、所述控制电路层以及馈电网络层，所述第二通孔与所述供电电路连接，所述第二通孔与所述控制电路、所述馈电电路间隔设置，且所述第二通孔分布于所述天线单元所处的区域外。

7.如权利要求1所述的相控阵天线，其特征在于，所述通孔还包括第三通孔，每个所述TR模块均与至少一个第三通孔连接，所述第三通孔穿过所述供电模块层、所述控制电路层以及馈电网络层，所述第三通孔与所述控制电路连接，所述第三通孔与所述供电电路、所述馈电电路间隔设置，且所述第三通孔分布于所述天线单元所处的区域外。

8.如权利要求1所述的相控阵天线，其特征在于，所述通孔还包括第四通孔，每个所述TR模块均与至少一个第四通孔连接，所述第四通孔穿过所述供电模块层、所述控制电路层以及馈电网络层，所述第四通孔与所述馈电电路连接，所述第四通孔与所述供电电路、所述控制电路间隔设置，且所述第四通孔分布于所述天线单元所处的区域外。

9.如权利要求1所述的相控阵天线，其特征在于，当所述通孔位于所述TR模块的引脚区域时，所述TR模块通过引脚与所述通孔连接；

当所述通孔位于所述TR模块的非引脚区域时，所述TR模块与所述通孔通过走线连接。

10.一种天线模块，其特征在于，所述天线模块包括如权利要求1至9任意一项所述的相控阵天线。

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