CN115441886B - 一种舰载高集成度的综合馈电微波组件模块 - Google Patents

一种舰载高集成度的综合馈电微波组件模块 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种舰载高集成度的综合馈电微波组件模块，LRM12连接器、LRM13连接器、HJ30J型射频连接器焊接在PCB信号控制背板上，HJ30J型射频连接器与LRM连接器的信号模块互连，LRM12连接器与LRM13连接器中任一端口接入信号，经三块一分四功率分配/合成器组件、十四块一分八功率分配/合成器组件和一块一分二十四功率分配/合成器组件后接入LRM12连接器与LRM13连接器的剩余端口形成十八个功率分配/合成网络，LRM13连接器的三对射频端口彼此互连并直接与四个2.92‑KFKG2型射频连接器跨接形成七个跨接网络。本发明具有高集成度、高机动性、高可靠性、可维修性的优势。

Description

一种舰载高集成度的综合馈电微波组件模块
技术领域
本发明属于馈电网络技术领域，特别涉及一种舰载高集成度的综合馈电微波组件模块。
背景技术
随着航空航天、电子信息、船舶通信、雷达基站、射频微波等技术领域的发展，单一脉冲形成的有源/无源相控阵雷达体系实现多目标的同步探测定位，空间利用率低，从而导致天线阵面收发系统设备量及其复杂度大大增加。基于功率分配/合成网络的综合馈电微波组件模块作为舰载天线阵面的重要部件，要求具有一体化、轻量化、高集成度、高机动性、高可靠性、可维修性等特点，主要实现舰载天线设备正常运行的射频激励，功率分配/接收合成以及控制信号数据互连传输等，是接连TR组件以及天线阵面的重要组成部分。目前的综合馈电模块通常包含多功能基板(微波多层板)、多个TR模块、综合馈电网络腔体与盖板等，微波多层板加工成本昂贵，适用微波多层厚度太薄，厚度甚至小于使用的某些连接器的厚度，必须将固定微波多层板的固定架加厚才可以安装连接器，后期可维修性低，加工工艺要求高，工序负载，加工成品率低。
发明内容
本发明针对上述现有技术的存在的问题，提供一种舰载高集成度的综合馈电微波组件模块。本发明的综合馈电微波组件模块，易于装配和拆卸，具有一体化、轻量化、高集成度、高机动性、高可靠性、可维修性等特性，属于综合馈电模块各射频信号功率分配/合成及互连传输领域，应用于舰船舱外的安装载体桅杆区，主要适用于舰载天线阵面设备的雷达同步探测定位。
一种舰载高集成度的综合馈电微波组件模块，包括一块PCB信号控制背板、八块LRM12连接器、六块LRM13连接器、一块HJ30J型射频连接器、六块2.92-KFKG2型射频连接器、三块一分四功率分配/合成器组件、十四块一分八功率分配/合成器组件和一块一分二十四功率分配/合成器组件，所述LRM12连接器、LRM13连接器、HJ30J型射频连接器焊接在PCB信号控制背板上，所述HJ30J型射频连接器与LRM连接器的信号模块互连，所述LRM12连接器与LRM13连接器中任一端口接入信号，经三块一分四功率分配/合成器组件、十四块一分八功率分配/合成器组件和一块一分二十四功率分配/合成器组件后接入LRM12连接器与LRM13连接器的剩余端口形成十八个功率分配/合成网络，所述LRM13连接器的三对射频端口彼此互连并直接与四个2.92-KFKG2型射频连接器跨接形成七个跨接网络。
LRM12连接器对应编号XS1～XS8，LRM13连接器对应编号XS9～XS14，一分八功率分配/合成器组件对应编号L01-1～L01-4、L02-1～L02-4、RF1～RF4、IF1、IF2，一分四功率分配/合成器组件对应编号CLC2～CLC4，一分二十四功率分配/合成器组件对应编号L03，各组件的连接方式如下：
XS9的A1腔经一分八功率分配/合成器L01-1输入进，四路输出分别送至XS1～XS4的A4腔，一路输出送至XS11的A1腔，其余三路输出连接50欧姆匹配负载；
XS9的A2腔经一分八功率分配/合成器L01-2输入进，四路输出分别送至XS5～XS8的A4腔，其余四路输出连接50欧姆匹配负载；
XS9的A3腔经一分八功率分配/合成器L01-3输入进，四路输出分别送至XS1～XS4的A5腔，其余四路输出连接50欧姆匹配负载；
XS9的A4腔经一分八功率分配/合成器L01-4输入进，四路输出分别送至XS5～XS8的A5腔，其余四路输出连接50欧姆匹配负载；
XS9的A7腔经一分八功率分配/合成器L02-1输入进，四路输出分别送至XS1～XS4的A10腔，一路输出送至XS12的A1腔，其余三路输出连接50欧姆匹配负载；
XS9的A8腔经一分八功率分配/合成器L02-2输入进，四路输出分别送至XS5～XS8的A10腔，其余四路输出连接50欧姆匹配负载；
XS9的A9腔经一分八功率分配/合成器L02-3输入进，四路输出分别送至XS1～XS4的A11腔，其余四路输出连接50欧姆匹配负载；
XS9的A10腔经一分八功率分配/合成器L02-4输入进，四路输出分别送至XS5～XS8的A11腔，其余四路输出连接50欧姆匹配负载；
XS10的B2腔经一分二十四功率分配/合成器L03输入进，十六路输出分别送至XS1～XS8的B1、B4腔，五路输出分别送至XS11的B1与B2腔、XS12的B1与B2腔、XS14的B1腔，其余三路输出连接50欧姆匹配负载；
XS10的A3腔经一分八功率分配/合成器RF1输入进，四路输出分别送至XS1～XS4的A3腔，两路输出分别送至XS11的A6腔、XS14的A5腔，其余两路输出连接50欧姆匹配负载；
XS10的A4腔经一分八功率分配/合成器RF2输入进，四路输出分别送至XS5～XS8的A3腔，其余四路输出连接50欧姆匹配负载；
XS10的A9腔经一分八功率分配/合成器RF3输入进，四路输出分别送至XS1～XS4的A8腔，其余四路输出连接50欧姆匹配负载；
XS10的A10腔经一分八功率分配/合成器RF4输入进，四路输出分别送至XS5～XS8的A9腔，其余四路输出连接50欧姆匹配负载；
XS13的A2腔经一分四功率分配/合成器CLC2输入进，四路输出分别送至XS1～XS4的B3腔；
XS13的A3腔经一分四功率分配/合成器CLC3输入进，四路输出分别送至XS5～XS8的B3腔；
XS13的A4腔经一分四功率分配/合成器CLC4输入进，一路输出送至XS9的B1腔，一路输出甩出，其余两路输出连接50欧姆匹配负载；
2.92-KFKG2型射频连接器对应的CLC1跨接送至XS13的A1腔；
XS1～XS8的A1、A7腔十六路输出甩出；
2.92-KFKG2型射频连接器对应的IF1经一分八功率分配/合成器IF1输入进，八路输出分别送至XS1～XS8的A2腔；
2.92-KFKG2型射频连接器对应的IF2经一分八功率分配/合成器IF2输入进，八路输出分别送至XS1～XS8的A8腔；
2.92-KFKG2型射频连接器对应的WJC-RF跨接送至XS14的A1腔；
XS11、XS12的A7～A10腔八路输出甩出；
2.92-KFKG2型射频连接器对应的IF1、IF2分别跨接送至XS10的B1、B3腔；
XS10的A1、A7腔分别跨接送至XS13的A7、A8腔；XS11的A5腔跨接送至XS14的A4腔。
本发明的有益效果为：本发明基于信号完整性设计，通过功率分配/合成器、LRM系列连接器、射频连接器、PCB信号控制背板、射频电缆组件完成设备内各控制信号互连传输，可以实现不同频段的射频信号功率分配与合成，并形成独立模块化的十八个功率分配/合成网络和七个跨接网络，解决微波多层板加工成本昂贵、安装适用性差、可维修性低等缺陷，具有高集成度、高机动性、高可靠性、可维修性的优势。
附图说明
图1为机架的前视轴轴测图；
图2为机架的后视轴轴测图；
图3为机架的顶部示意图；
图4为PCB信号控制背板与LRM连接器分布图；
图5为LRM12连接器点位定义示意图；
图6为LRM13连接器点位定义示意图；
图7为侧面右侧板上2.92-KFKG2型射频连接器定义图；
图8为功率分配/合成器组件通过射频电缆组件连接LRM连接器的示意图。
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，下面将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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1～3所示，为综合馈电微波组件模块的安装机架，其中，图1为机架的前视轴轴测图，图2为机架的后视轴轴测图，图3为机架的顶部示意图。
该机架包括前面板1、左侧板2、导槽板3、右侧板4、隔板5、固定块6、固定槽块7、安装板8、后盖板9和下盖板10。机架用于固定安装PCB信号控制背板11、LRM12连接器12、LRM13连接器13、HJ30J型射频连接器14、2.92-KFKG2型射频连接器15、一分四功率分配/合成器组件16、一分八功率分配/合成器组件17、一分二十四功率分配/合成器组件18，机架内还配置有辅助安装的导向柱19、楔形条20和绑线架21。
参见图8，为各组件连接及在机架上安装的示意图。机架安装时，PCB信号控制背板11通过螺钉固定在前面板1上的安装螺孔处，右侧板4上指定区域均匀排布六个2.92-KFKG2型射频连接器15，用螺钉锁紧；将射频电缆组件30的一端口与所有的功率分配/合成器组件的输出端口互连，通过线束安装辅助工具按照信号点位定义将射频电缆组件30的另一端口逐一安装锁紧到LRM连接器对应的点位上，利用楔形条将功率分配/合成器组件都锁紧在左侧板、导槽板、右侧板、固定槽块四者之间的凹槽里，机架腔体内部空间可供射频电缆组件30走线。
图8中，射频电缆组件30布置在机架的下部腔体中，通过连续向后盖板9、下盖板10、前面板1和功率分配/合成器组件方向弯折，形成线缆一段、线缆二段、线缆三段、线缆四段，从而使同样的信号电缆走线长度最大，最大限度实现性能指标的最优解，同时可以提高有限空间内的最大利用率。
所有功率分配/合成器与LRM混装连接器之间按照LRM连接器点位定义对应的控制信号进行线束一一匹配安装，保证内部线缆不交叉，同样的信号电缆走线长度最大，最大限度实现性能指标的最优解，同时可以提高有限空间内的最大利用率。功率分配/合成网络独立的模块化设计，使各个模块对内对外接口都易于与机架安装与拆卸，线束的合理布局与功率分配/合成器进行匹配处理，进行叠层以及分层控制，提高空间利用率，保持高集成度、高机动性、高可靠性的整机性能，最终实现综合馈电模块的可维修性这一关键优势。
如图4所示，为PCB信号控制背板11与LRM连接器分布图。PCB信号控制背板11的正面焊接有一个HJ30J型射频连接器14、八个LRM12连接器12、六个LRM13连接器，八个LRM12连接器12槽位可同时满足144个信号点位的转接，六个LRM13连接器槽位可同时满足96个信号点位的转接，一个HJ30J型射频连接器14槽位可同时满足100个信号点位的转接，用于与背板的控制信号互连传输。十五个连接器平坦焊接在PCB信号控制背板11上，保证PCB信号控制背板11与前面板1用螺钉锁紧对接时受力均匀，且便于安装与拆卸。HJ30J型射频连接器14、LRM12连接器12和LRM13连接器的使用把PCB信号控制背板11上分散在各槽位的控制信号汇集到一个连接器上，由一个LRM连接器的某端口接入信号，经过射频电缆组件30以及功率分配/合成器组件后，分配给其他的LRM连接器的某端口输出，完成不同频段的射频信号功率分配与合成，HJ30J型射频连接器14接射频电缆组件30直接甩线甩出，与天线阵面模块进行盲插对接，实现整机的控制信号互连传输的功能。
本实施例中，编号XS1～XS8为LRM12连接器12，XS9～XS14为LRM13连接器13，编号L01-1～L01-4、L02-1～L02-4、RF1～RF4、IF1、IF2为一分八功率分配/合成器组件17，编号CLC2～CLC4为一分四功率分配/合成器组件16，编号L03为一分二十四功率分配/合成器组件18。如图5所示为LRM12连接器12点位定义示意图，如图6所示为LRM13连接器13点位定义示意图，图7为右侧板4上2.92-KFKG2型射频连接器15定义图。
机架中各组件的信号输入输出关系如下：
XS9的A1腔经一分八功率分配/合成器L01-1输入进，四路输出分别送至XS1～XS4的A4腔，一路输出送至XS11的A1腔，其余三路输出连接50欧姆匹配负载；
XS9的A2腔经一分八功率分配/合成器L01-2输入进，四路输出分别送至XS5～XS8的A4腔，其余四路输出连接50欧姆匹配负载；
XS9的A3腔经一分八功率分配/合成器L01-3输入进，四路输出分别送至XS1～XS4的A5腔，其余四路输出连接50欧姆匹配负载；
XS9的A4腔经一分八功率分配/合成器L01-4输入进，四路输出分别送至XS5～XS8的A5腔，其余四路输出连接50欧姆匹配负载；
XS9的A7腔经一分八功率分配/合成器L02-1输入进，四路输出分别送至XS1～XS4的A10腔，一路输出送至XS12的A1腔，其余三路输出连接50欧姆匹配负载；
XS9的A8腔经一分八功率分配/合成器L02-2输入进，四路输出分别送至XS5～XS8的A10腔，其余四路输出连接50欧姆匹配负载；
XS9的A9腔经一分八功率分配/合成器L02-3输入进，四路输出分别送至XS1～XS4的A11腔，其余四路输出连接50欧姆匹配负载；
XS9的A10腔经一分八功率分配/合成器L02-4输入进，四路输出分别送至XS5～XS8的A11腔，其余四路输出连接50欧姆匹配负载；
XS10的B2腔经一分二十四功率分配/合成器L03输入进，十六路输出分别送至XS1～XS8的B1、B4腔，五路输出分别送至XS11的B1与B2腔、XS12的B1与B2腔、XS14的B1腔，其余三路输出连接50欧姆匹配负载；
XS10的A3腔经一分八功率分配/合成器RF1输入进，四路输出分别送至XS1～XS4的A3腔，两路输出分别送至XS11的A6腔、XS14的A5腔，其余两路输出连接50欧姆匹配负载；
XS10的A4腔经一分八功率分配/合成器RF2输入进，四路输出分别送至XS5～XS8的A3腔，其余四路输出连接50欧姆匹配负载；
XS10的A9腔经一分八功率分配/合成器RF3输入进，四路输出分别送至XS1～XS4的A8腔，其余四路输出连接50欧姆匹配负载；
XS10的A10腔经一分八功率分配/合成器RF4输入进，四路输出分别送至XS5～XS8的A9腔，其余四路输出连接50欧姆匹配负载；
XS13的A2腔经一分四功率分配/合成器CLC2输入进，四路输出分别送至XS1～XS4的B3腔；
XS13的A3腔经一分四功率分配/合成器CLC3输入进，四路输出分别送至XS5～XS8的B3腔；
XS13的A4腔经一分四功率分配/合成器CLC4输入进，一路输出送至XS9的B1腔，一路输出侧面从右侧板的挖空区域甩出，甩出方向为2.92-KFKG2型射频连接器15安装面同侧，其余两路输出连接50欧姆匹配负载；
侧面右侧板上2.92-KFKG2型射频连接器15对应的CLC1跨接送至XS13的A1腔；
XS1～XS8的A1、A7腔，十六路输出侧面从右侧板的挖空区域甩出，甩出方向为2.92-KFKG2型射频连接器15安装面同侧；
侧面右侧板上2.92-KFKG2型射频连接器15对应的IF1(储频)经一分八功率分配/合成器IF1(储频)输入进，八路输出分别送至XS1～XS8的A2腔；
侧面右侧板上2.92-KFKG2型射频连接器15对应的IF2(储频)经一分八功率分配/合成器IF2(储频)输入进，八路输出分别送至XS1～XS8的A8腔；
侧面右侧板上2.92-KFKG2型射频连接器15对应的WJC-RF跨接送至XS14的A1腔；
XS11、XS12的A7～A10腔八路输出侧面从右侧板的挖空区域甩出，甩出方向为2.92-KFKG2型射频连接器15安装面同侧；
侧面右侧板上2.92-KFKG2型射频连接器15对应的IF1、IF2分别跨接送至XS10的B1、B3腔；
XS10的A1、A7腔分别跨接送至XS13的A7、A8腔；XS11的A5腔跨接送至XS14的A4腔。
本实施例中基于信号完整性设计，通过功率分配/合成器、LRM系列连接器、射频连接器、PCB信号控制背板、射频电缆组件30完成设备内各控制信号互连传输，以某一个LRM连接器的某端口接入信号，经过射频电缆组件30以及功率分配/合成器组件后，分配给其他位置的LRM连接器的某端口输出，完成不同频段的射频信号功率分配与合成；HJ30J连接器接射频电缆组件30直接甩线甩出，与天线阵面进行盲插对接，从而与LRM混装连接器(LRM连接器及射频电缆组件30)的信号模块进行互连传输。PCB信号控制背板上的LRM12、LRM13混装连接器的射频端口经过十四个一分八功率分配/合成器、三个一分四功率分配/合成器、一个一分二十四功率分配/合成器，形成十八个功率分配/合成网络。PCB信号控制背板上的LRM13混装连接器的三对射频端口彼此互连以及直接与侧面右侧板上四个2.92-KFKG2型射频连接器15跨接，形成七个跨接网络。
所有功率分配/合成器与LRM混装连接器之间按照LRM连接器点位定义对应的控制信号进行线束一一匹配安装，保证内部线缆不交叉，同样的信号电缆走线长度最大，最大限度实现性能指标的最优解，同时可以提高有限空间内的最大利用率。
需要说明的是，在本文中，如若存在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。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种舰载高集成度的综合馈电微波组件模块，其特征在于，包括一块PCB信号控制背板（11）、八块LRM12连接器（12）、六块LRM13连接器（13）、一块HJ30J型射频连接器（14）、六块2.92-KFKG2型射频连接器（15）、三块一分四功率分配/合成器组件（16）、十四块一分八功率分配/合成器组件（17）和一块一分二十四功率分配/合成器组件（18），所述LRM12连接器（12）、LRM13连接器（13）、HJ30J型射频连接器（14）焊接在PCB信号控制背板（11）上，所述HJ30J型射频连接器（14）与LRM连接器的信号模块互连，所述LRM12连接器（12）与LRM13连接器（13）中任一端口接入信号，经三块一分四功率分配/合成器组件（16）、十四块一分八功率分配/合成器组件（17）和一块一分二十四功率分配/合成器组件（18）后接入LRM12连接器（12）与LRM13连接器（13）的剩余端口形成十八个功率分配/合成网络，所述LRM13连接器（13）的三对射频端口彼此互连并直接与四个2.92-KFKG2型射频连接器跨接形成七个跨接网络；
LRM12连接器（12）对应编号XS1~XS8，LRM13连接器（13）对应编号XS9~XS14，一分八功率分配/合成器组件（17）对应编号L01-1~L01-4、L02-1~L02-4、RF1~RF4、IF1、IF2，一分四功率分配/合成器组件（16）对应编号CLC2~CLC4，一分二十四功率分配/合成器组件（18）对应编号L03，各组件的连接方式如下：
XS9的A1腔经一分八功率分配/合成器L01-1输入进，四路输出分别送至XS1~XS4的A4腔，一路输出送至XS11的A1腔，其余三路输出连接50欧姆匹配负载；
XS9的A2腔经一分八功率分配/合成器L01-2输入进，四路输出分别送至XS5~XS8的A4腔，其余四路输出连接50欧姆匹配负载；
XS9的A3腔经一分八功率分配/合成器L01-3输入进，四路输出分别送至XS1~XS4的A5腔，其余四路输出连接50欧姆匹配负载；
XS9的A4腔经一分八功率分配/合成器L01-4输入进，四路输出分别送至XS5~XS8的A5腔，其余四路输出连接50欧姆匹配负载；
XS9的A7腔经一分八功率分配/合成器L02-1输入进，四路输出分别送至XS1~XS4的A10腔，一路输出送至XS12的A1腔，其余三路输出连接50欧姆匹配负载；
XS9的A8腔经一分八功率分配/合成器L02-2输入进，四路输出分别送至XS5~XS8的A10腔，其余四路输出连接50欧姆匹配负载；
XS9的A9腔经一分八功率分配/合成器L02-3输入进，四路输出分别送至XS1~XS4的A11腔，其余四路输出连接50欧姆匹配负载；
XS9的A10腔经一分八功率分配/合成器L02-4输入进，四路输出分别送至XS5~XS8的A11腔，其余四路输出连接50欧姆匹配负载；
XS10的B2腔经一分二十四功率分配/合成器L03输入进，十六路输出分别送至XS1~XS8的B1、B4腔，五路输出分别送至XS11的B1与B2腔、XS12的B1与B2腔、XS14的B1腔，其余三路输出连接50欧姆匹配负载；
XS10的A3腔经一分八功率分配/合成器RF1输入进，四路输出分别送至XS1~XS4的A3腔，两路输出分别送至XS11的A6腔、XS14的A5腔，其余两路输出连接50欧姆匹配负载；
XS10的A4腔经一分八功率分配/合成器RF2输入进，四路输出分别送至XS5~XS8的A3腔，其余四路输出连接50欧姆匹配负载；
XS10的A9腔经一分八功率分配/合成器RF3输入进，四路输出分别送至XS1~XS4的A8腔，其余四路输出连接50欧姆匹配负载；
XS10的A10腔经一分八功率分配/合成器RF4输入进，四路输出分别送至XS5~XS8的A9腔，其余四路输出连接50欧姆匹配负载；
XS13的A2腔经一分四功率分配/合成器CLC2输入进，四路输出分别送至XS1~XS4的B3腔；
XS13的A3腔经一分四功率分配/合成器CLC3输入进，四路输出分别送至XS5~XS8的B3腔；
XS13的A4腔经一分四功率分配/合成器CLC4输入进，一路输出送至XS9的B1腔，一路输出甩出，其余两路输出连接50欧姆匹配负载；
2.92-KFKG2型射频连接器（15）对应的CLC1跨接送至XS13的A1腔；
XS1~XS8的A1、A7腔十六路输出甩出；
2.92-KFKG2型射频连接器（15）对应的IF1经一分八功率分配/合成器IF1输入进，八路输出分别送至XS1~XS8的A2腔；
2.92-KFKG2型射频连接器（15）对应的IF2经一分八功率分配/合成器IF2输入进，八路输出分别送至XS1~XS8的A8腔；
2.92-KFKG2型射频连接器（15）对应的WJC-RF跨接送至XS14的A1腔；
XS11、XS12的A7~A10腔八路输出甩出；
2.92-KFKG2型射频连接器（15）对应的IF1、IF2分别跨接送至XS10的B1、B3腔；
XS10的A1、A7腔分别跨接送至XS13的A7、A8腔；XS11的A5腔跨接送至XS14的A4腔。
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