CN115051960A - 基于htcc的交换网络模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于HTCC的交换网络模块，包括若干层陶瓷层，所述陶瓷层之间形成有层间金属层，若干个输入信号传输孔以及输出信号传输孔的下端连接有信号BGA，输入信号传输孔的上端贯穿所述陶瓷层以及所述层间金属层后与陶瓷层之间的层间带状线的一端连接，输出信号传输孔的上端贯穿所述陶瓷层以及所述层间金属层后与相应的陶瓷层之间的层间带状线的另一端连接，每个所述输入信号传输孔以及每个输出信号传输孔的外周形成有若干个接地金属化孔，所述接地金属化孔与所述层间金属层直接接触，所述接地金属化孔的外端形成有接地BGA。所述网络模块具有集成度高、成本低、射频性能好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及射频封装技术领域，尤其涉及一种基于HTCC的交换网络模块。
背景技术
采用多波束相控阵天线的雷达称为多波束相控阵雷达，相控阵天线由多个天线单元构成，可以形成多个独立的发射或者接收波束。形成多个接收波束对于提高雷达的接收能力和抗干扰能力都具有非常重大的意义。在多波束相控阵应用背景下，T/R组件对于整个系统来讲是不可或缺的部分，一个多波束阵面会应用到数以万计的T/R模组，因此，对于整个系统而言，需要追求低成本，高性能，高可靠性。而目前多波束相控阵往往采用瓦片式架构，瓦片式架构主要是按照功能对系统分层，每层对应实现系统的不同功能，信号通过层与层之间的垂直通孔连接。此种结构与砖块式结构相比，集成度显著提高，大大加快了 T/R组件小型化、轻重量的进程。
在对于瓦片阵多波束相控阵的设计中，目前大多数采用的依旧是先将多波束系统进行整体划分，将幅相控制与波束合成分离设计的方式，随着天线单元数量的增加，势必会导致系统复杂度的提高，而采用PCB板进行不同阵元间的波束合成与高密度互联走线会导致系统走线复杂度提高，PCB的设计成本会进一步提高，并且高复杂度也使得设计难以移植进其他相似系统。为了降低PCB的复杂度，通常会采用设计延时芯片或是高集成度芯片来实现，这种方式虽然可以大幅减小PCB的设计难度，但会使芯片设计成本会更高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提供一种集成度高、成本低、射频性能好的基于HTCC的交换网络模块。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于HTCC的交换网络模块，其特征在于：包括若干层陶瓷层，所述陶瓷层之间形成有层间金属层，若干个输入信号传输孔以及输出信号传输孔的下端连接有信号BGA，输入信号传输孔的上端贯穿所述陶瓷层以及所述层间金属层后与陶瓷层之间的层间带状线的一端连接，输出信号传输孔的上端贯穿所述陶瓷层以及所述层间金属层后与相应的陶瓷层之间的层间带状线的另一端连接，每个所述输入信号传输孔以及每个输出信号传输孔的外周形成有若干个接地金属化孔，所述输入信号传输孔、输出信号传输孔以及层间带状线不与所述层间金属层接触，所述接地金属化孔与所述层间金属层直接接触，所述接地金属化孔的外端形成有接地BGA。
进一步的技术方案在于：每个所述输入信号传输孔与对应的所述输出信号传输孔之间的层间带状线的长度相等。
进一步的技术方案在于：每个所述输入信号传输孔以及每个所述输出信号传输孔上间隔的设置有若干个匹配焊盘，所述匹配焊盘的直径大于所述传输孔的直径，且所述匹配焊盘不与层间金属层接触。
进一步的技术方案在于：与所述层间带状线相对的上侧的两层或三层层间金属层以及与所述层间带状线相对的下侧的三层或两层层间金属层进行挖空处理。
进一步的技术方案在于：所述层间带状线拐角均采用圆角处理，内角单倍线宽，外交两倍线宽的设计。
进一步的技术方案在于：每间隔数层介质层后对隔离用的接地金属孔位置进行错位处理。
进一步的技术方案在于：所述输入信号传输孔设置有32个，所述输出信号传输孔设置有32个。
进一步的技术方案在于：所述陶瓷层设置有26层，陶瓷层与陶瓷层之间以及最外侧的陶瓷层的下表面以及最外侧的陶瓷层的上表面形成有层间金属层。
进一步的技术方案在于：所述交换网络模块的侧壁四面进行金属化处理，用于防止边缘处的场泄漏。
进一步的技术方案在于：所述网络模块应用于X波段，尺寸为17mm*17mm*2.6mm。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本申请所述网络模块利用HTCC工艺的高密度叠层优势，采用了层间带状线水平走线与类同轴垂直传输的方式实现HTCC中的低损耗互联走线，在17mm*17mm*2.6mm的空间体积内，集成了32路信号输入32路信号输出，同组信号可通过等长度同层绕线实现等延时输入输出，同层绕线保证同组信号在垂直方向可以有相同的传输路径，通道间有设置隔离孔用于提高同层走线间隔离效果与约束类同轴传输的场分布。
本发明在17mm*17mm的面积内实现32路交叉输入同方向输出的同时，保证了输入输出的走线等延时，解决了毫米波电路中高密度交叉互连的问题；并且通过采用HTCC工艺可以实现高密度叠层、通道间高隔离与层间低损耗带状线。同时，交换网络模块结构简单易于加工能实现小型化，采用BGA宜于装配，提高了装配容差，降低了系统成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例所述模块的仰视结构示意图；
图2是本发明实施例所述模块的单通道模型的立体结构示意图；
图3是本发明实施例所述模块的单通道模型的剖视结构示意图；
图4是本发明实施例所述模块的单通道模型中金属部分的剖视结构示意图；
图5是本发明实施例所述模块的单通道模型的仿真结果图；
其中：1、陶瓷层；2、层间金属层；3、输入信号传输孔；4、输出信号传输孔；5、信号BGA；6、层间带状线；7、接地金属化孔；8、接地BGA；9、匹配焊盘。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1-图4所示，本发明实施例公开了一种基于HTCC的交换网络模块，包括若干层陶瓷层1，优选的，所述陶瓷层1设置有26层，陶瓷层1与陶瓷层1之间以及最外侧的陶瓷层1的下表面以及最外侧的陶瓷层的上表面形成有层间金属层2，所述陶瓷层1以及金属层2可以使用现有技术的材料及工艺进行制备。若干个输入信号传输孔3以及若干个输出信号传输孔4的下端连接有信号BGA 5，输入信号传输孔3的上端贯穿所述陶瓷层1以及所述层间金属层2后与陶瓷层1之间的层间带状线6的一端连接，输出信号传输孔4的上端贯穿所述陶瓷层1以及所述层间金属层2后与相应的陶瓷层1之间的层间带状线6的另一端连接，输入信号传输孔3、层间带状线6以及输出信号传输孔4之间构成单通道传输模型；每个所述输入信号传输孔3以及每个输出信号传输孔4的外周形成有若干个接地金属化孔7，所述输入信号传输孔3、输出信号传输孔4以及层间带状线6不与所述层间金属层2接触，所述接地金属化孔7与所述层间金属层2直接接触，所述接地金属化孔7的外端形成有接地BGA8。
进一步的，所述网络模块中每个所述输入信号传输孔3与对应的所述输出信号传输孔4之间的层间带状线的长度相等，在实现32路交叉输入同方向输出的同时，保证了输入输出的走线等延时。
进一步的，如图3-图4所示，每个所述输入信号传输孔3以及每个所述输出信号传输孔4上间隔的设置有若干个匹配焊盘9，所述匹配焊盘9的直径大于所述传输孔的直径，且所述匹配焊盘9不与层间金属层1接触。可通过改变类同轴与焊盘的大小对不同频段的应用进行匹配，从而在不改变整体物理尺寸的条件下，实现不同频段的应用。BGA到层间带状线通过类同轴结构连接，类同轴靠近BGA的一侧通过调节类同轴外导体半径对BGA连接处的不连续进行补偿，经过多层过渡后，统一类同轴半径，通过调节焊盘降低工艺加工对位难度，并且可以实现射频性能的良好匹配。
进一步的，与所述层间带状线6相对的上侧的两层或三层层间金属层以及与所述层间带状线相对的下侧的三层或两层层间金属层进行挖空处理。详细的，层中带状线为保证线宽，采用信号线上方两层介质，下方三层介质的设计，在实际应用中，层间带状线拐角均采用圆角处理，内角单倍线宽，外交两倍线宽的设计，上层带状线的下方地平面与下层带状线的上层地平面共用一层金属层。
进一步的，如图3-图4所示，每间隔数层陶瓷层1后对隔离用的接地金属化孔7位置进行错位处理，同层不同通道间设置了至少一排隔离孔，以保证通道间隔离度。所述交换网络模块的侧壁四面进行金属化处理，用于防止边缘处的场泄漏。
根据本申请的一个实施例，本申请中输入该交换网络的同组信号走线均在同一层金属层，可保证同组信号垂直传输距离相同；该基于HTCC的32路交换网络模块在设计完成后能达到17mm*17mm*2.6mm的尺寸大小，所述网络模块可应用于X波段，当然还可以应用于其他波段。
综上，本发明在17mm*17mm的面积内实现32路交叉输入同方向输出的同时，保证了输入输出的走线等延时，解决了毫米波电路中高密度交叉互连的问题；并且通过采用HTCC工艺可以实现高密度叠层、通道间高隔离与层间低损耗带状线。同时，交换网络模块结构简单易于加工能实现小型化，采用BGA宜于装配，提高了装配容差，降低了系统成本。
Claims (10)
1.一种基于HTCC的交换网络模块，其特征在于：包括若干层陶瓷层（1），所述陶瓷层（1）之间形成有层间金属层（2），若干个输入信号传输孔（3）以及若干个输出信号传输孔（4）的下端连接有信号BGA（5），输入信号传输孔（3）的上端贯穿所述陶瓷层（1）以及所述层间金属层（2）后与陶瓷层（1）之间的层间带状线（6）的一端连接，输出信号传输孔（4）的上端贯穿所述陶瓷层（1）以及所述层间金属层（2）后与相应的陶瓷层（1）之间的层间带状线（6）的另一端连接，每个所述输入信号传输孔（3）以及每个输出信号传输孔（4）的外周形成有若干个接地金属化孔（7），所述输入信号传输孔（3）、输出信号传输孔（4）以及层间带状线（6）不与所述层间金属层（2）接触，所述接地金属化孔（7）与所述层间金属层（2）直接接触，所述接地金属化孔（7）的外端形成有接地BGA（8）。
2.如权利要求1所述的基于HTCC的交换网络模块，其特征在于：所述网络模块中每个所述输入信号传输孔（3）与对应的所述输出信号传输孔（4）之间的层间带状线的长度相等。
3.如权利要求1所述的基于HTCC的交换网络模块，其特征在于：每个所述输入信号传输孔（3）以及每个所述输出信号传输孔（4）上间隔的设置有若干个匹配焊盘（9），所述匹配焊盘（9）的直径大于所述传输孔的直径，且所述匹配焊盘（9）不与层间金属层（1）接触。
4.如权利要求1所述的基于HTCC的交换网络模块，其特征在于：与所述层间带状线（6）相对的上侧的两层或三层层间金属层以及与所述层间带状线相对的下侧的三层或两层层间金属层进行挖空处理。
5.如权利要求1所述的基于HTCC的交换网络模块，其特征在于：所述层间带状线（6）拐角均采用圆角处理，内角单倍线宽，外交两倍线宽的设计。
6.如权利要求1所述的基于HTCC的交换网络模块，其特征在于：每间隔数层陶瓷层（1）后对隔离用的接地金属化孔（7）位置进行错位处理。
7.如权利要求1所述的基于HTCC的交换网络模块，其特征在于：所述输入信号传输孔（3）设置有32个，所述输出信号传输孔（4）设置有32个。
8.如权利要求1所述的基于HTCC的交换网络模块，其特征在于：所述陶瓷层（1）设置有26层，陶瓷层（1）与陶瓷层（1）之间以及最外侧的陶瓷层（1）的下表面以及最外侧的陶瓷层的上表面形成有层间金属层（2）。
9.如权利要求1所述的基于HTCC的交换网络模块，其特征在于：所述交换网络模块的侧壁四面进行金属化处理，用于防止边缘处的场泄漏。
10.如权利要求1所述的基于HTCC的交换网络模块，其特征在于：所述网络模块应用于X波段，尺寸为17mm*17mm*2.6mm。
Priority Applications (1)
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| CN202210587093.7A CN115051960A (zh) | 2022-05-27 | 2022-05-27 | 基于htcc的交换网络模块 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN115051960A true CN115051960A (zh) | 2022-09-13 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210587093.7A Pending CN115051960A (zh) | 2022-05-27 | 2022-05-27 | 基于htcc的交换网络模块 |
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2022
- 2022-05-27 CN CN202210587093.7A patent/CN115051960A/zh active Pending
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