CN115996535A - 一种Ka频段功放架构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及相控阵天线技术领域，具体涉及一种Ka频段功放架构，包括：承载组件，包括形成若干安装腔体的安装基板，安装基板上设置有安装盖板；功放组件，设置于其中一个安装腔体内，功放组件的信号连接部从安装腔体的侧壁伸出，且安装腔体的侧壁对应设置有开口结构；控制组件，设置于其中一个安装腔体内，控制板组件的控制连接部和外供电连接部从安装腔体的侧壁伸出，且安装腔体的侧壁对应设置有开口结构；电源组件，用于为功放组件和控制组件供电；本发明通过将功放组件、控制组件和电源组件三个分离设置，避免组件之间出现信号干扰以及电路自激现象等，从而提高了功放架构的信号处理稳定性，最终提高相控阵天线的稳定可靠性。

Description

一种Ka频段功放架构

技术领域

本发明涉及相控阵天线技术领域，具体涉及一种Ka频段功放架构。

背景技术

在相控阵天线领域，通道发射功率的指标往往决定整个雷达的性能，信道组件给出一个激励信号，通过功分网络等组件，信号被分解到TR组件的每个通道（一个相控阵通道数成百上千），激励信号的功率有限，均分到每个通道的信号功率更小，因此，通道数多的情况下，往往会因为激励信号功率有限，使得每个通道信号功率低而导致相控阵雷达指标差，在频率高达Ka频段时，这种情况尤为明显。同时，在Ka频段，存在频率高、波长短、信号间的隔离不好容易相互干扰、产生自激等现象，由此导致电磁兼容不好等问题，最终影响相控阵雷达的性能。

可见，相控阵天线的功放结构还存在亟待改进的空间，需要进行调整优化以改善相控阵天线内部的电磁兼容问题，避免内部出现相互干扰、自激等现象，从而提高相控阵天线的稳定性。故需要提出更为合理的技术方案，解决现有技术中存在的技术问题。

发明内容

至少为克服其中一种上述内容提到的缺陷，本发明提出一种Ka频段功放架构，将功放的架构进行独立设置和隔离处理，避免相邻模块之间产生电磁干扰，提高功放模块内部模块运行的稳定性，从而提高相控阵天线的运行稳定性。

为了实现上述目的，本发明公开的功放架构可采用如下技术方案：

一种Ka频段功放架构，包括：

承载组件，包括形成若干独立安装腔体的安装基板，安装基板上设置有安装盖板，且安装腔体由安装盖板覆盖并封闭；

功放组件，用以接收处理信号并进行对外发送；功放组件设置于其中一个安装腔体内，功放组件的信号连接部从安装腔体的侧壁伸出，且安装腔体的侧壁对应信号连接部设置有开口结构；

控制组件，用于控制功放组件运行；控制组件设置于其中一个安装腔体内，控制板组件的控制连接部和外供电连接部从安装腔体的侧壁伸出，且安装腔体的侧壁对应控制连接部和外供电连接部设置有开口结构；

电源组件，设置于其中一个安装腔体内，电源组件用于为功放组件和控制组件供电；

所述的功放组件、控制组件和电源组件相对独立设置并形成间隔间隙。

上述公开的功放架构，通过安装腔体可进行电磁屏蔽，对设置在其内部的功放组件、控制组件或电源组件均能够起到电磁隔离的效果，避免相邻的部件之间因过于接近而导致电气隔离效果减弱，功放组件、控制组件和电源组件在安装腔体的封闭隔离下，可避免受到外部信号的干扰，能够保持运行更加稳定，进而避免了内外部因素影响信号传输的稳定，从而保持相控阵天线的运行可靠性。该功放架构不仅可应用于Ka频段的通信，也可应用于低频频段的通信。

进一步的，本发明所提供的功放组件，对收集到的信号进行处理后再向后传递，以使信号的传递更为稳定，保证信号的完整度和清晰度，具体可通过多种方式进行处理，其并不被唯一限定，此处进行优化并提出其中一种可行的选择：所述的功放组件包括微带信号链，微带信号链包括至少两级串接用以放大信号的芯片，芯片的输入端和输出端均通过柔性基板传递信号。采用如此方案时，微带信号链能够对收集到的信号至少进行两级放大处理，两级分离设置的芯片均独立封装，避免了信号处理过程中出现串扰现象，隔离度和电磁兼容性好。

再进一步，本发明中的功放组件在进行信号获取和传输中可通过多种结构与微带信号链配合实现，并可采用多种方式减少信号的衰减与损耗，并保证信号的放大效果，具体并不唯一限定，此处进行优化并提出其中一种可行的选择：还包括如下结构：所述的微带信号链前端设置有用于接收信号的射频连接器，射频连接器通过柔性基板将信号传递至第一级芯片；最末级芯片通过柔性基板连接波导件用以将信号对外传输。采用如此方案时，射频连接器、微带信号链和波导形成完整的信号传输放大链路。

进一步的，为了设置微带信号链并保持信号不相互干扰，功放组件可设置对应的隔离结构对微带信号链进行隔离保护，隔离结构并不被唯一限定，此处进行优化并提出其中一种可行的选择：所述的功放组件包括功放基板，功放基板上设置有用于容纳芯片和柔性基板的下凹结构，还包括用以覆盖芯片和柔性基板的功放盖板。采用如此方案时，下凹结构的轮廓与微带信号链的走向轮廓对应，微带信号链可与下凹结构适配贴合，并在设置功放盖板后进行封闭。

进一步的，微带信号链在功放组件上的走向可按照需要进行设置，且走向能够设置成多种形式，具体并不被唯一限定，此处进行优化并提出其中一种可行的选择：所述的微带信号链的前端位于安装腔体的一处侧壁，微带信号链在功放基板上延伸并偏转以使信号链末端位于安装腔体的另一处侧壁。采用如此方案时，微带信号链的走向布局更长，设置芯片的空间更为充足，避免了狭小空间内布局造成的信号干扰。

进一步的，在安装腔体中，电源组件作为总供电部件，控制组件对电压进行调控后为功放组件供电，具体连接结构可被构造成多种形式，此处进行优化并提出其中一种可行的选择：所述的功放组件、控制组件和电源组件依次排布设置，控制组件的一侧连接电源组件并获得供电，控制组件的另一侧连接功放组件并对功放组件供电。采用如此方案时，功放组件、控制组件和电源组件之间形成一定宽度的间隙以避免相互产生信号干扰。

再进一步，控制组件的结构可被构造为多种形式，并不被唯一限定，此处进行优化并提出其中一种可行的选择：所述的控制组件包括L形的PCB控制板，PCB控制板在一个方向形成贴合安装腔体侧壁的延伸部并对应设置控制连接部和外供电连接部，PCB控制板在另一个方向形成往安装腔体内部延伸的延伸部，且该延伸部位于电源组件与功放组件之间并形成供电连接和控制连接。采用如此方案时，控制板的安装空间也更大，内部的电路布局空间更充足，可减少内部元器件之件的相互干扰。

再进一步，控制组件所采用的部件可采用如下方案：所述的控制连接部包括外部控制连接器，所述的外供电连接部包括外部供电连接器。采用如此方案时，外部控制连接器用于对外连接并进行控制信号的传输，外供电连接部用于对外电连接并获得外部供电。

再进一步，电源组件对外的供电的结构可采用多种形式，其并不被唯一限定，为了保持更加稳定可靠的供电，此处进行优化并提出其中一种可行的选择：所述的控制组件与电源组件之间、以及控制组件与功放组件之间均通过供电连接结构连接供电。采用如此方案时，供电连接结构可通过插接的方式连接，配合方便，连接可靠。且控制组件主要用于对芯片进行供电，其供电结构为控制组件与芯片间的连接结构。

进一步的，本发明不对安装腔体的数量进行限定，此处提出其中一种可行的选择：所述的安装基板上安装腔体的数量为一，功放组件、控制组件和电源组件均设置于该安装腔体内。采用如此方案时，保持功放组件、控制组件和电源组件之间的间隙即可避免信号干扰；而设置统一的安装腔体可提供更大的安装空间，能够满足散热的需求，避免了设置单独的小安装腔体存在的温升高、散热效果交叉的情况。

与现有技术相比，本发明公开技术方案的部分有益效果包括：

本发明通过将功放组件、控制组件和电源组件三个分离设置，避免组件之间出现信号干扰以及电路自激现象等，从而提高了功放架构的信号处理稳定性，最终提高相控阵天线的稳定可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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，以下附图仅表示出了本发明的部分实施例，因此不应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为功放架构的分解结构示意图。

图2为功放架构的俯视结构示意图。

图3为功放架构的右视结构示意图。

图4为功放架构的左视结构示意图。

图5为功放架构的仰视结构示意图。

图6为功放组件的分解结构示意图。

图7为功放组件的内部结构示意图。

图8为控制组件的结构示意图。

上述附图中，各个标号的含义为：

1、安装基板；101、开口结构；102、安装腔体；2、功放组件；201、功放基板；202、功放盖板；203、射频连接器；204、波导件；205、芯片；206、柔性基板；3、控制组件；301、PCB控制板；302、供电连接结构；303、控制连接部；304、外供电连接部；4、电源组件；5、安装盖板。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。

针对现在的功放架构存在隔离度较差，电磁兼容性不足，容易出现信号串扰的现象，最终影响信号的传递处理，降低相控阵天线的可靠性的情况，下列实施例进行优化以克服现有技术中的缺陷。

实施例

如图1~图5所示，本实施例提供一种Ka频段功放架构，旨在对功放的结构进行调整，提高内部组件的隔离度和电磁兼容性，降低相互间的信号干扰，从而提高功放架构的信号处理稳定可靠性。

作为本实施例提供的功放架构，其结构之一包括：

如图1、图2所示，承载组件，包括形成若干独立安装腔体102的安装基板1，安装基板1上设置有安装盖板5，且安装腔体102由安装盖板5覆盖并封闭。

优选的，安装基板1和安装盖板5采用电磁屏蔽材料制成，或在安装腔体102内壁面及安装盖板5内表面设置电磁屏蔽层，或在安装腔体102内壁面及安装盖板5内表面涂覆电磁屏蔽材料，以实现不同位置组件安装后的电磁屏蔽，减少信号干扰。

通过安装盖板5对安装基板1进行封闭时，可在二者之间设置密封条、密封圈等结构，并通过紧固件对连接进行加固。一般的，紧固件可采用螺栓等结构。

一般不对安装腔体102的数量进行限定，本实施例提出其中一种可行的选择：所述的安装基板1上安装腔体102的数量为一，功放组件2、控制组件3和电源组件4均设置于该安装腔体102内。采用如此方案时，保持功放组件2、控制组件3和电源组件4之间的间隙即可避免信号干扰；而设置统一的安装腔体102可提供更大的安装空间，能够满足散热的需求，避免了设置单独的小安装腔体102存在的温升高、散热效果交叉的情况。

在其他一些可行的实施例中，可对应设置多处安装腔，分别用以安装功放组件2、控制组件3和电源组件4。

作为本实施例提供的功放架构，其结构之二包括：

如图6、图7所示，功放组件2，用以接收处理信号并进行对外发送；功放组件2设置于其中一个安装腔体102内，功放组件2的信号连接部从安装腔体102的侧壁伸出，且安装腔体102的侧壁对应信号连接部设置有开口结构101。

本实施例所提供的功放组件2，对收集到的信号进行处理后再向后传递，以使信号的传递更为稳定，保证信号的完整度和清晰度，具体可通过多种方式进行处理，其并不被唯一限定，本实施例进行优化并采用其中一种可行的选择：所述的功放组件2包括微带信号链，微带信号链包括至少两级串接用以放大信号的芯片205，芯片205的输入端和输出端均通过柔性基板206传递信号。采用如此方案时，微带信号链能够对收集到的信号至少进行两级放大处理，两级分离设置的芯片205均独立封装，避免了信号处理过程中出现串扰现象，隔离度和电磁兼容性好。

本实施例中的功放组件2在进行信号获取和传输中可通过多种结构与微带信号链配合实现，并可采用多种方式减少信号的衰减与损耗，并保证信号的放大效果，具体并不唯一限定，本实施例进行优化并采用其中一种可行的选择：还包括如下结构：所述的微带信号链前端设置有用于接收信号的射频连接器203，射频连接器203通过柔性基板206将信号传递至第一级芯片205；最末级芯片205通过柔性基板206连接波导件204用以将信号对外传输。采用如此方案时，射频连接器203、微带信号链和波导形成完整的信号传输放大链路。

优选的，为了设置微带信号链并保持信号不相互干扰，功放组件2可设置对应的隔离结构对微带信号链进行隔离保护，隔离结构并不被唯一限定，本实施例进行优化并采用其中一种可行的选择：所述的功放组件2包括功放基板201，功放基板201上设置有用于容纳芯片205和柔性基板206的下凹结构，还包括用以覆盖芯片205和柔性基板206的功放盖板202。采用如此方案时，下凹结构的轮廓与微带信号链的走向轮廓对应，微带信号链可与下凹结构适配贴合，并在设置功放盖板202后进行封闭。

优选的，功放基板201上可设置对应的电磁屏蔽层、电磁屏蔽材料，以减少相邻芯片205之间的串扰；同时还可在设置芯片205的区域设置散热结构，例如散热棒、散热块等，用以将芯片205产生的热向外传递，避免芯片205处的温度过高。

微带信号链在功放组件2上的走向可按照需要进行设置，且走向能够设置成多种形式，具体并不被唯一限定，本实施例进行优化并采用其中一种可行的选择：所述的微带信号链的前端位于安装腔体102的一处侧壁，微带信号链在功放基板201上延伸并偏转以使信号链末端位于安装腔体102的另一处侧壁。采用如此方案时，微带信号链的走向布局更长，设置芯片205的空间更为充足，避免了狭小空间内布局造成的信号干扰。

作为本实施例提供的功放架构，其结构之三包括：

如图8所示，控制组件3，用于控制功放组件2运行；控制组件3设置于其中一个安装腔体102内，控制板组件的控制连接部303和外供电连接部304从安装腔体102的侧壁伸出，且安装腔体102的侧壁对应控制连接部303和外供电连接部304设置有开口结构101。

控制组件3的结构可被构造为多种形式，并不被唯一限定，本实施例进行优化并采用其中一种可行的选择：所述的控制组件3包括L形的PCB控制板301，PCB控制板301在一个方向形成贴合安装腔体102侧壁的延伸部并对应设置控制连接部303和外供电连接部304，PCB控制板301在另一个方向形成往安装腔体102内部延伸的延伸部，且该延伸部位于电源组件4与功放组件2之间并形成供电连接和控制连接。采用如此方案时，控制板的安装空间也更大，内部的电路布局空间更充足，可减少内部元器件之件的相互干扰。

优选的，控制组件3所采用的部件可采用如下方案：所述的控制连接部303包括外部控制连接器，所述的外供电连接部304包括外部供电连接器。采用如此方案时，外部控制连接器用于对外连接并进行控制信号的传输，外供电连接部304用于对外电连接并获得外部供电。

作为本实施例提供的功放架构，其解结构之四包括：

电源组件4，设置于其中一个安装腔体102内，电源组件4用于为功放组件2和控制组件3供电。

相应的，本实施例中所述的功放组件2、控制组件3和电源组件4相对独立设置并形成间隔间隙。

在安装腔体102中，电源组件4作为总供电部件，控制组件3对电压进行调控后为功放组件2供电，具体连接结构可被构造成多种形式，本实施例进行优化并采用其中一种可行的选择：所述的功放组件2、控制组件3和电源组件4依次排布设置，控制组件3的一侧连接电源组件4并获得供电，控制组件3的另一侧连接功放组件2并对功放组件2供电。采用如此方案时，功放组件2、控制组件3和电源组件4之间形成一定宽度的间隙以避免相互产生信号干扰。

电源组件4对外的供电的结构可采用多种形式，其并不被唯一限定，为了保持更加稳定可靠的供电，本实施例进行优化并采用其中一种可行的选择：所述的控制组件3与电源组件4之间、以及控制组件3与功放组件2之间均通过供电连接结构302连接供电。采用如此方案时，供电连接结构302可通过插接的方式连接，配合方便，连接可靠。且控制组件3主要用于对芯片205进行供电，其供电结构为控制组件3与芯片205间的连接结构。

本实施例公开的功放架构，通过安装腔体102可进行电磁屏蔽，对设置在其内部的功放组件2、控制组件3或电源组件4均能够起到电磁隔离的效果，避免相邻的部件之间因过于接近而导致电气隔离效果减弱，功放组件2、控制组件3和电源组件4在安装腔体102的封闭隔离下，可避免受到外部信号的干扰，能够保持运行更加稳定，进而避免了内外部因素影响信号传输的稳定，从而保持相控阵天线的运行可靠性。该功放架构不仅可应用于Ka频段的通信，也可应用于低频频段的通信。

按照上述方案实施例，具有如下优势：

A.隔离度高，电磁兼容性良好：

1）电源组件封装在独立的结构腔体内，自身电磁兼容性好，不存在电磁泄漏，对外引脚通过玻璃绝缘子烧结在结构件上，整个密封，电磁泄漏少；

2）功放组件的两级放大芯片分为两个独立封装芯片，保证芯片间不串扰，信号不干扰，隔离度和电磁兼容性好，同时将外部射频信号通过微带转化为波导，损耗小，放大性能好。

3）控制组件单独放到功放腔体内，用于互连电源与功放。

4）电源组件、功放组件、控制组件分离设计，再整体装配在功放腔体上，最后通过功分盖板，实现整个分部件的保护，仅留对外接口，保证整个驱动功放的电磁兼容性好，不对外部分部件造成干扰。

B.发射功率大，可靠性高，性能好：

功放组件采用两级放大芯片分为两个独立封装芯片，实现功放的信号放大。

C.天线性能优越，功放组件做了以下考虑：

1）独立封装芯片通过管壳实现气密，芯片在气密环境下工作，芯片寿命长，可靠性高；

2）采用两级独立放大，并用管壳气密封装，芯片间信号串扰极小，隔离度好，同时，电磁兼容性好，以此保证芯片效率高，性能好；

3）将外部激励信号（射频信号），通过微带转为波导形式，在整个设计链路中，损耗更小，性能更优。

以上即为本实施例列举的实施方式，但本实施例不局限于上述可选的实施方式，本领域技术人员可根据上述方式相互任意组合得到其他多种实施方式，任何人在本实施例的启示下都可得出其他各种形式的实施方式。上述具体实施方式不应理解成对本实施例的保护范围的限制，本实施例的保护范围应当以权利要求书中界定的为准。

Claims (10)

1.一种Ka频段功放架构，其特征在于，包括：

承载组件，包括形成若干独立安装腔体（102）的安装基板（1），安装基板（1）上设置有安装盖板（5），且安装腔体（102）由安装盖板（5）覆盖并封闭；

功放组件（2），用以接收处理信号并进行对外发送；功放组件（2）设置于其中一个安装腔体（102）内，功放组件（2）的信号连接部从安装腔体（102）的侧壁伸出，且安装腔体（102）的侧壁对应信号连接部设置有开口结构（101）；

控制组件（3），用于控制功放组件（2）运行；控制组件（3）设置于其中一个安装腔体（102）内，控制板组件的控制连接部（303）和外供电连接部（304）从安装腔体（102）的侧壁伸出，且安装腔体（102）的侧壁对应控制连接部（303）和外供电连接部（304）设置有开口结构（101）；

电源组件（4），设置于其中一个安装腔体（102）内，电源组件（4）用于为功放组件（2）和控制组件（3）供电；

所述的功放组件（2）、控制组件（3）和电源组件（4）相对独立设置并形成间隔间隙。

2.根据权利要求1所述的Ka频段功放架构，其特征在于：所述的功放组件（2）包括微带信号链，微带信号链包括至少两级串接用以放大信号的芯片（205），芯片（205）的输入端和输出端均通过柔性基板（206）传递信号。

3.根据权利要求2所述的Ka频段功放架构，其特征在于：所述的微带信号链前端设置有用于接收信号的射频连接器（203），射频连接器（203）通过柔性基板（206）将信号传递至第一级芯片（205）；最末级芯片（205）通过柔性基板（206）连接波导件（204）用以将信号对外传输。

4.根据权利要求2或3所述的Ka频段功放架构，其特征在于：所述的功放组件（2）包括功放基板（201），功放基板（201）上设置有用于容纳芯片（205）和柔性基板（206）的下凹结构，还包括用以覆盖芯片（205）和柔性基板（206）的功放盖板（202）。

5.根据权利要求4所述的Ka频段功放架构，其特征在于：所述的微带信号链的前端位于安装腔体（102）的一处侧壁，微带信号链在功放基板（201）上延伸并偏转以使信号链末端位于安装腔体（102）的另一处侧壁。

6.根据权利要求1所述的Ka频段功放架构，其特征在于：所述的功放组件（2）、控制组件（3）和电源组件（4）依次排布设置，控制组件（3）的一侧连接电源组件（4）并获得供电，控制组件（3）的另一侧连接功放组件（2）并对功放组件（2）供电。

7.根据权利要求6所述的Ka频段功放架构，其特征在于：所述的控制组件（3）包括L形的PCB控制板（301），PCB控制板（301）在一个方向形成贴合安装腔体（102）侧壁的延伸部并对应设置控制连接部（303）和外供电连接部（304），PCB控制板（301）在另一个方向形成往安装腔体（102）内部延伸的延伸部，且该延伸部位于电源组件（4）与功放组件（2）之间并形成供电连接和控制连接。

8.根据权利要求1或7所述的Ka频段功放架构，其特征在于：所述的控制连接部（303）包括外部控制连接器，所述的外供电连接部（304）包括外部供电连接器。

9.根据权利要求6或7所述的Ka频段功放架构，其特征在于：所述的控制组件（3）与电源组件（4）之间、以及控制组件（3）与功放组件（2）之间均通过供电连接结构（302）连接供电。

10.根据权利要求1所述的Ka频段功放架构，其特征在于：所述的安装基板（1）上安装腔体（102）的数量为一，功放组件（2）、控制组件（3）和电源组件（4）均设置于该安装腔体（102）内。

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