CN116526138A - 一种带收发滤波设计的相控阵天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带收发滤波设计的相控阵天线，属于毫米波相控阵技术领域，包括至少一个收发单元、第一电路载板和与第一电路载板固连的第二电路载板，第一电路载板在靠近第二电路载板的表面开设有至少一个盲槽，每个盲槽与第二电路载板共同构成屏蔽腔体，收发单元内的TR芯片和平面化的滤波器固设在同一屏蔽腔体内，收发单元内的平面化的辐射天线设置在第一电路载板远离第二电路载板的表面，辐射天线经分布在第一电路载板和第二电路载板内的射频传输走线与同一收发单元内的TR芯片和滤波器射频互联。滤波器与TR芯片的共腔设置，克服了AOB架构下增设滤波电路极其困难的问题，从而实现了相控阵天线电磁兼容性能的提升。
Description
技术领域
本发明属于毫米波相控阵技术领域，具体涉及一种带收发滤波设计的相控阵天线。
背景技术
目前学术界及工业界出现的毫米波相控阵天线主要的架构形式有砖式、瓦式及AOB（Antenna On Board）架构。AOB架构较前两者，由于采用了高密度一体化集成的设计，即没有了传统砖式、瓦式相控阵架构下功能模块的概念，只有功能电路的概念，与此同时，由于没有了功能模块的设计，功能模块间的连接器和线缆等也相应地省去，故AOB相控阵架构具备了低成本、轻量化、低剖化等巨大技术优势。
随着相控阵天线所处电磁环境的愈发复杂，其所受到的来自外部干扰源的扰源电磁能量、电磁干扰路径也愈发复杂化和多样化，因此迫切需要对相控阵天线的电磁兼容能力进行提升，以减少天线发射对外界的强电磁干扰和降低外界对天线接收的干扰。为提升相控阵天线的电磁兼容能力，在原有相控阵天线与后端的接收设备之间具有的滤波电路基础上，在相控阵天线射频前端添加一定的滤波设计是一种很好提升电磁兼容性能的可行化手段，然而在目前的AOB相控阵架构下，由于该架构采用了高集成度的设计，同时为了满足相控阵天线扫描状态下抑制栅瓣出现的要求，该架构内电路载板的器件布局已经十分紧凑，无多余的空间布置滤波电路。
综上所述，为实现在相控阵天线射频前端加入滤波电路，如何对现有的AOB相控阵架构进行改良，是本领域急需解决的技术难题。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种带收发滤波设计的相控阵天线，用以解决现有的AOB相控阵天线架构难以进行相控阵天线电磁兼容性能提升的技术问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种带收发滤波设计的相控阵天线，包括至少一个收发单元、第一电路载板和与第一电路载板固连的第二电路载板，第一电路载板在靠近第二电路载板的表面开设有至少一个盲槽，每个盲槽与第二电路载板共同构成屏蔽腔体，所述收发单元内的TR芯片和平面化的滤波器固设在同一屏蔽腔体内，所述收发单元内的平面化的辐射天线设置在第一电路载板远离第二电路载板的表面，辐射天线经分布在第一电路载板和第二电路载板内的射频传输走线与同一收发单元内的TR芯片和滤波器射频互联。
进一步的，同一屏蔽腔体内仅固设有一个收发单元内的TR芯片和滤波器。
进一步的，所述TR芯片和滤波器与所述射频传输走线均金丝键合连接。
进一步的，所述辐射天线通过在第一电路载板的表面进行金属拓扑图形蚀刻而得到。
进一步的，固设在同一屏蔽腔体内的TR芯片和滤波器在该屏蔽腔体内相互对立设置。
进一步的，TR芯片和滤波器在屏蔽腔体内相互对立设置的方向垂直于第一电路载板和第二电路载板。
进一步的，所述射频传输走线包括射频信号垂直传输孔、平面分布的微带线和带状线。
进一步的，所述TR芯片通过银浆粘接于所述屏蔽腔体，所述滤波器通过银浆粘接于所述屏蔽腔体。
进一步的，平面化的所述滤波器为基于薄膜工艺或芯片工艺制作而成的滤波器。
进一步的，所述相控阵天线还包括对外射频出口，所述对外射频出口固设在所述第二电路载板远离第一电路载板的表面，所述收发单元内还包括功率合成通道，所述功率合成通道分别与所述射频传输走线和对外射频出口连接。
本发明具有的有益效果如下：
（1）通过屏蔽腔体的开设，实现相控阵天线内TR通道之间的射频隔离，隔离相互之间的射频串扰，防止自激等现象的发生，若TR芯片为裸芯片，则屏蔽腔体还可以同时完成对TR裸芯片的保护，使其免于受到外界的物理破坏，与此同时，为实现用于收发滤波的平面化滤波器在AOB架构内的布局，将滤波器与TR芯片进行共腔设置，充分利用屏蔽腔体具有的空间，有效克服了相控阵在AOB架构下增设器件所带来的布局极其困难的技术难题，由此，通过滤波器在射频收发通道内的布局实现，提升了相控阵天线的电磁兼容性能，并兼具低成本、重量轻和低剖面特性；
（2）将各个TR通道经屏蔽腔体进行相互隔离，最大程度地提升本发明实现的相控阵天线的电性能。
附图说明
图1为带收发滤波设计的相控阵天线的一种架构透视示意图；
图中，1、辐射天线；2、射频传输走线；3、滤波器；4、TR芯片；5、第一电路载板；6、第二电路载板；7、屏蔽腔体；8、金丝键合线；9、对外射频出口。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明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，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的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。
参阅图1，本实施例提供了一种带收发滤波设计的相控阵天线，应用于毫米波领域。具体的，此相控阵天线采用AOB架构形式，包括至少一个收发单元、第一电路载板5、与第一电路载板5固连的第二电路载板6和对外射频出口9，收发单元内包括TR芯片4、平面化的滤波器3、平面化的辐射天线1和功率合成通道（图中未示出），TR芯片4是指完成射频信号放大和移相等处理的芯片，滤波器3完成收发滤波。第一电路载板5与第二电路载板6自上而下依次叠放设置，在第一电路板的下表面开设有至少一个盲槽，每个盲槽与第二电路载板6共同构成屏蔽腔体7，同一收发单元内的TR芯片4和滤波器3固设在同一屏蔽腔体7内，并且同一屏蔽腔体7内仅设置一个收发单元内的TR芯片4和滤波器3。辐射天线1设置在第一电路载板5的上表面，辐射天线1经分布在第一电路载板5和第二电路载板6内的射频传输走线2与同一收发单元内的TR芯片4和滤波器3射频互联。功率合成通道分别与射频传输走线2和对外射频出口9连接。以射频接收为例，TR芯片4和滤波器3组成的TR射频通道自辐射天线1接收到射频信号，并进行TR处理后经射频传输走线2发送至功率合成通道，功率合成通道进行功率合成后形成波束，波束经对外射频出口9发送至外部。
具体的，收发单元的数量为相控阵天线预设的通道数量，对应的，盲槽和屏蔽腔体7的数量均等于收发单元的数量，功率合成通道在AOB架构内的布局和布线可采用普通实施例中的方式实现，本实施例对此部分内容不进行详细描述。
在一些实施例中，辐射天线1可以为微带天线，且通过普通实施例中的PCB工艺，在第一电路载板5的上表面进行金属拓扑图形蚀刻后得到。TR芯片4可选择带管壳的封装芯片，也可为裸芯片，均通过银浆粘接在屏蔽腔体7内。平面化的滤波器3通常采用薄膜工艺或芯片工艺进行制作，且通过银浆粘接在屏蔽腔体7内。射频传输走线2包括射频信号垂直传输孔、平面分布的微带线和带状线等，上述金属化的线路均通过普通实施例中多层PCB工艺与第一电路载板5和第二电路载板6一体化实现。对外射频出口9固设在第二电路载板6的下表面。
作为上述实施例的一种优选，TR芯片4和滤波器3与射频传输走线2均通过金丝键合线8连接，使得TR芯片4和滤波器3同射频传输走线2之间的射频连接机械强度更好、接合效果更优。
作为上述实施例的一种优选，固设在同一屏蔽腔体7内的TR芯片4和滤波器3在该屏蔽腔体7内相互对立设置，且对立设置的方向垂直于第一电路载板5和第二电路载板6。例如：将TR芯片4固设在屏蔽腔体7的底部，将滤波器3固设在屏蔽腔体7的顶部。
基于上述阵列化的收发单元和对外射频出口9等在第一电路载板5和第二电路载板6上的布局设定，本发明实现的带收发滤波设计的相控阵天线的一种加工过程简述如下：
基于多层PCB工艺在第一电路载板5和第二电路载板6上一体化制成射频传输走线2、用于供电和控制的低频信号传输走线，将功率合成通道制成在第二电路载板6内；
在第一电路载板5的上表面通过PCB工艺进行辐射天线1对应的金属拓扑图形的蚀刻，构造出位于第一电路载板5上的辐射天线1；
在第一电路载板5的下表面通过PCB工艺开设多个盲槽；
通过银浆粘接等方式将滤波器3固设在盲槽的顶部，并通过金丝键合连接方式将滤波器3与射频传输走线2进行射频互联；
第二电路载板6在盲槽的正对位置通过银浆粘接等方式固设TR芯片4，并通过金丝键合连接的方式将TR芯片4与射频传输走线2进行射频互联；
将第二电路载板6固连在第一电路载板5的下表面，保持同一收发单元内的TR芯片4与滤波器3正对设置；
在第二电路载板6的下表面焊接对外射频出口9。
此外，上述加工过程只是示意性过程，具体加工过程根据实际的加工工艺要求在此基础上进行改良，涉及的改良步骤本实施例不进行阐述。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种带收发滤波设计的相控阵天线，其特征在于，包括至少一个收发单元、第一电路载板和与第一电路载板固连的第二电路载板，第一电路载板在靠近第二电路载板的表面开设有至少一个盲槽，每个盲槽与第二电路载板共同构成屏蔽腔体，所述收发单元内的TR芯片和平面化的滤波器固设在同一屏蔽腔体内，所述收发单元内的平面化的辐射天线设置在第一电路载板远离第二电路载板的表面，辐射天线经分布在第一电路载板和第二电路载板内的射频传输走线与同一收发单元内的TR芯片和滤波器射频互联。
2.根据权利要求1所述的一种带收发滤波设计的相控阵天线，其特征在于，同一屏蔽腔体内仅固设有一个收发单元内的TR芯片和滤波器。
3.根据权利要求1所述的一种带收发滤波设计的相控阵天线，其特征在于，所述TR芯片和滤波器与所述射频传输走线均金丝键合连接。
4.根据权利要求1所述的一种带收发滤波设计的相控阵天线，其特征在于，所述辐射天线通过在第一电路载板的表面进行金属拓扑图形蚀刻而得到。
5.根据权利要求1所述的一种带收发滤波设计的相控阵天线，其特征在于，固设在同一屏蔽腔体内的TR芯片和滤波器在该屏蔽腔体内相互对立设置。
6.根据权利要求5所述的一种带收发滤波设计的相控阵天线，其特征在于，TR芯片和滤波器在屏蔽腔体内相互对立设置的方向垂直于第一电路载板和第二电路载板。
7.根据权利要求1所述的一种带收发滤波设计的相控阵天线，其特征在于，所述射频传输走线包括射频信号垂直传输孔、平面分布的微带线和带状线。
8.根据权利要求1所述的一种带收发滤波设计的相控阵天线，其特征在于，所述TR芯片通过银浆粘接于所述屏蔽腔体，所述滤波器通过银浆粘接于所述屏蔽腔体。
9.根据权利要求1所述的一种带收发滤波设计的相控阵天线，其特征在于，平面化的所述滤波器为基于薄膜工艺或芯片工艺制作而成的滤波器。
10.根据权利要求1所述的一种带收发滤波设计的相控阵天线，其特征在于，所述相控阵天线还包括对外射频出口，所述对外射频出口固设在所述第二电路载板远离第一电路载板的表面，所述收发单元内还包括功率合成通道，所述功率合成通道分别与所述射频传输走线和对外射频出口连接。
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