CN115764336A - 一种基于微波多层板的三维集成双频多波束馈电网络 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于微波多层板的三维集成双频多波束馈电网络，包括射频连接器封装腔体和微波多层板，所述射频连接器封装腔体包括回字形腔体、方形腔体、输入射频连接器和输出射频连接器，所述回字形腔体与所述方形腔体以中心轴为基准同轴设置，所述输入射频连接器均匀分布且垂直焊接在所述方形腔体中，是信号的输入端口，所述输出射频连接器垂直焊接在所述回型腔体中，并沿水平或者垂直方向对称排布，是信号的输出端口，所述微波多层板包括馈电网络微波多层板和过渡板，通过金丝键合或者焊接的方式实现微波信号的互连，所述馈电网络微波多层板位于所述方形腔体的背面，所述过渡板位于所述回形腔体中，所述输入射频连接器与所述馈电网络微波多层板垂直互连，所述输出射频连接器与所述过渡板垂直互连。本发明利用微波多层板实现的双频多波束馈电网络，加工成本低，工艺装配简单，同时利用三维集成的设计方法实现信号在垂直方向上输入与输出，满足了小型化高集成度的需求。

Description

一种基于微波多层板的三维集成双频多波束馈电网络

技术领域

本发明属于射频微波组件技术领域，尤其涉及一种基于微波多层板的三维集成双频多波束馈电网络。

背景技术

在雷达、现代通信、成像等相控阵天线应用环境下，馈电网络是必不可少的重要组成部分。传统的馈电网络因其结构限制，集成度较低。随着相控阵技术的发展，要求馈电网络平面化、小型化、多频段多波束集成。

传统实现多频功分器的常用方法有基于级联的阻抗变换器及其改进形式、并联T/π型结构、开路调谐枝节及耦合枝节等。但微波链路结构繁复，面积大，可同时传输的频段间隔较窄，同时，在多路输入输出的馈电网络中，大量射频连接器的引入会导致馈电网络的尺寸成倍的增加，无法满足实际应用中对带宽及小型化的需。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，提供高可靠性，结构简单，成本低，工艺操作简单的一种基于微波多层板的三维集成双频多波束馈电网络。本发明基于微波多层板的叠层设计，将馈电网络在三维方向折叠，利用垂直过度结构实现了双频段信号在垂直方向的输入输出，有效降低成本，在实现馈电网络小型化的同时，达到信号功分输出及输出端口间的高隔离度。

本发明的技术方案为：提供一种基于微波多层板的三维集成双频多波束馈电网络，包括：连接器封装腔体和微波多层板，所述连接器封装腔体包括回字形腔体、方形腔体、输入射频连接器和输出射频连接器，所述回字形腔体与所述方形腔体以中心轴为基准同轴设置，所述输入射频连接器均匀分布且垂直焊接在所述方形腔体中，是信号的输入端口，所述输出射频连接器垂直焊接在所述回型腔体中，并沿水平或者垂直方向对称排布，是信号的输出端口，所述微波多层板包括馈电网络微波多层板和过渡板，通过键合或者焊接的方式实现微波信号的互连，所述馈电网络微波多层板位于所述方形腔体的背面，所述过渡板位于所述回形腔体中，所述输入射频连接器与所述馈电网络微波多层板垂直互连，所述输出射频连接器与所述过渡板垂直互连。

进一步地，所述输出射频连接器的数量是所述输入射频连接器数量的两倍。

进一步地，所述馈电网络微波多层板包括基板一、多个功分单元、多个地层和多个信号过孔，所述功分单元为以下类型中的任一种：T型节、Wilkinson功分器或耦合器，所述功分单元垂直分布在所述基板一内部，且由所述地层隔开，所述多个信号过孔连接所述功分单元，实现信号垂直传输。

进一步地，所述过渡板包括基板二和垂直过度结构。

本发明的有益效果在于：1)利用微波多层板叠层结构设计的馈电网络，加工成本低，体积至少比同类型的平面结构缩小30%；2)多个输入、输出端口，实现多种频段的信号功分两路后输出，且保证同频段的输出信号之间的高隔离度；3)生产工艺仅涉及微波多层板与射频连接器，难度低，易于加工与装配。

附图说明

图1是本发明基于微波多层板的三维集成双频多波束馈电网络的结构示意图；

图2是本发明基于微波多层板的三维集成双频多波束馈电网络的结构示意图；

图3是本发明基于微波多层板的三维集成双频多波束馈电网络的原理示意图；

图4是本发明基于微波多层板的三维集成双频多波束馈电网络馈电网络微波多层板的示意图；

图5是本发明基于微波多层板的三维集成双频多波束馈电网络过渡板的示意图；

图6是本发明实施例基于微波多层板的三维集成双频多波束馈电网络的频段一的传输特性结果图；

图7是本发明实施例基于微波多层板的三维集成双频多波束馈电网络的频段二的传输特性结果图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

如图1至图2所示，本发明提供了一种基于微波多层板的三维集成双频多波束馈电网络，包括：连接器封装腔体和微波多层板，所述连接器封装腔体包括回字形腔体1-1、方形腔体1-2、输入射频连接器1-3和输出射频连接器1-4，所述回字形腔体1-1与所述方形腔体1-2以中心轴为基准同轴设置，所述输入射频连接器1-3均匀分布且垂直焊接在所述方形腔体1-2中，是信号的输入端口，所述输出射频连接器1-4垂直焊接在所述回型腔体1-1中，并沿水平或者垂直方向对称排布，是信号的输出端口，所述微波多层板包括馈电网络微波多层板2-1和过渡板2-2，通过键合或者焊接的方式实现微波信号的互连，所述馈电网络微波多层板2-1位于所述方形腔体1-2的背面，所述过渡板2-2位于所述回形腔体1-1中，所述输入射频连接器与所述馈电网络微波多层板垂直互连，所述输出射频连接器与所述过渡板垂直互连。

如图3所示，所述输出射频连接器1-4的数量是所述输入射频连接器1-3数量的两倍。

如图4所示，所述馈电网络微波多层板包括基板一2-1-1、多个功分单元（2-1-2-1~2-1-2-4）、、多个地层（2-1-3-1~2-1-3-5）和多个信号过孔（2-1-4-1~2-1-4-5），所述功分单元为以下类型中的任一种：T型节、Wilkinson功分器或耦合器，所述功分单元垂直分布在所述基板一内部，且由所述地层隔开，所述多个信号过孔（2-1-4-1~2-1-4-5）连接所述功分单元（2-1-2-1~2-1-2-4），实现信号垂直传输。

如图4所示，所述过渡板包括基板二2-2-1和垂直过度结构2-2-2。

在本实施例中，基板一2-1-1、基板二2-2-1的介电常数为2.98。

在本实施例中，四个功分单元（2-1-2-1~2-1-2-4）结构为Wilkinson功分器，其中，两个功分单元（2-1-2-1、2-1-2-2）在33GHz~41GHz的频带范围内工作，另外两个功分单元（2-1-2-3、2-1-2-4）在7GHz~13GHz的频带范围内工作。四个功分单元垂直分布，使得体积比同类型的平面结构缩小至少30%。

在本实施例中，垂直过度结构2-2-2利用高低阻抗结构实现0-40GHz频带范围内，插损小于0.5dB，能够实现较好的传输特性。

如图5-图7所示，在本实施例中，馈电网络工作在7GHz~13GHz/34GHz~41GHz，典型插损分别为（5.5±0.5）dB/（7.5±1）dB，回波损耗高于15dB的带宽分别为60%/21.6%，同频段端口隔离度均高于45dB。

本发明基于微波多层板的三维集成双频多波束馈电网络实现了多路、多频率信号等功分输出的功能，利用微波多层板的三维集成设计方法实现信号在垂直方向上输入与输出，满足了小型化的需求，并且同频段的输出信号的隔离度较高，可广泛应用于各类微波、毫米波系统中。

本发明的合成结构适用于太赫兹功率合成。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的设计原理实现的其他频段的功率合成器，或者通过波导延长、增加拐弯、多级级联等方式所形成的功率合成器，均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (4)

1.一种基于微波多层板的三维集成双频多波束馈电网络，其特征在于，包括：

连接器封装腔体和微波多层板；

所述连接器封装腔体包括回字形腔体、方形腔体、输入射频连接器和输出射频连接器，所述回字形腔体与所述方形腔体以中心轴为基准同轴设置；

所述输入射频连接器均匀分布且垂直焊接在所述方形腔体中，所述输入射频连接器是信号的输入端口；所述输出射频连接器垂直焊接在所述回型腔体中，并沿水平或者垂直方向对称排布，所述输出射频连接器是信号的输出端口；

所述微波多层板包括馈电网络微波多层板和过渡板，所述微波多层板通过键合或者焊接的方式实现微波信号的互连；

所述馈电网络微波多层板位于所述方形腔体的背面，所述过渡板位于所述回形腔体中，所述输入射频连接器与所述馈电网络微波多层板垂直互连，所述输出射频连接器与所述过渡板垂直互连。

2.根据权利要求1所述的一种基于微波多层板的三维集成双频多波束馈电网络，其特征在于，所述输出射频连接器的数量是所述输入射频连接器数量的两倍。

3.根据权利要求2所述的一种基于微波多层板的三维集成双频多波束馈电网络，其特征在于，所述馈电网络微波多层板包括基板一、多个功分单元、多个地层和多个信号过孔，所述功分单元为以下类型中的任一种：T型节、Wilkinson功分器或耦合器，所述功分单元垂直分布在所述基板一内部，且由所述地层隔开，所述多个信号过孔连接所述功分单元，实现信号垂直传输。

4.根据权利要求2所述的一种基于微波多层板的三维集成双频多波束馈电网络，其特征在于，所述过渡板包括基板二和垂直过度结构。

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