CN116799520A - 一种k频段瓦片式有源相控阵天线、使用及集成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种K频段瓦片式有源相控阵天线、使用及集成方法，所述天线包括：天线单元、PCB叠层结构、表贴芯片、散热结构及射频连接器；天线单元与所述PCB叠层结构的顶面电气连接，表贴芯片与所述PCB叠层结构的底面电气连接；表贴芯片的顶端与所述散热结构直接贴合；天线单元的每个所述辐射单元具有一个收发通道，收发通道与所述表贴芯片中的四通道TR组件的通道通过PCB叠层结构中的过孔垂直互联实现一一对应；天线单元包括的辐射单元基于PCB叠层结构、所述表贴芯片中的四通道TR组件以及变频组件的互联分成了多个子阵。本发明的天线，提高了瓦片式有源相控阵天线的集成度，解决了纵向尺寸大，不利于共形，难以实现大型阵列等问题。

Description

一种K频段瓦片式有源相控阵天线、使用及集成方法

技术领域

本发明涉及通信、天线技术领域，具体涉及一种K频段瓦片式有源相控阵天线、使用及集成方法。

背景技术

相控阵天线是19世纪中期渐渐发展起来的电扫描天线。相较于传统的机械扫描阵列天线，相控阵天线通过移相器实现相位控制，通过馈电网络或相应的衰减器实现幅度控制，不再需要通过机械转动来实现天线的扫描。因此，相控阵天线具有波束指向灵活、可同时形成多波束、目标容量大、环境适应能力强、抗干扰性能强等特点。随着芯片技术的不断发展，相控阵天线也由传统的天线和T/R组件组合形式渐渐的向集成化、小型化发展。如今集成度较高的有源相控阵天线主要为瓦片式有源相控阵和砖块式有源相控阵两类，砖块式有源相控阵设计相对容易，易于散热，适用于阵元少且间距宽的天线设计，但是难以提升集成度；瓦片式有源相控阵阵元数多且间距小，系统散热要求高，但是其易于集成，易于实现小型化，可以有效的用于各类共形天线和不规则阵面天线的设计。

在2016，中国电子科技集团公司第十研究所的陈军全等人，发明了一款Ka频段瓦式结构有源相控阵天线。

在2018年，Kerim Kibaroglu等人设计了一款用于5G通信的Ka波段有源相控阵。天线单元为微带贴片，通过设计对称的威尔金森功分器，并且基于多层PCB(Printed CircuitBoard)技术和4通道波束成形芯片设计了无需校准的有源相控阵收发天线。天线规模为8×8，工作带宽为28GHz～32GHz，天线增益为26dBi，俯仰面扫描范围为±25°，方位面扫描范围为±50°，扫描时副瓣电平小于-10dB，相控阵系统的有效全向辐射功率(EIRP)(EquivalentIsotropic Radiated Power)为52dBm。

在2020年，Xuan Luo等人设计了一款K波段低剖面半双工收发相控阵天线。该天线在有限的空间布局下设计不等功分馈电网络完成对36阵元的控制，通过微装配方式降低整体的剖面高度，基于GaAs双通道TR芯片和四通道波束形成芯片实现收发相控阵天线设计。天线规模为6×6，收发天线整体剖面高度为12.3mm，阵列在俯仰面和方位面上的扫描角度均可达到±50°，在工作带宽内，收发阵列的EIRP和G/T(Gain-to-noise Temperatureratio)分别是51dBm和12.5dB/K。

2020年，Yusheng Yin等人设计了一种应用于5G系统的相控阵天线。该天线基于4通道SiGe收发波束形成器芯片和多层PCB制造技术进行设计，通过1：64威尔金森功分器网络对所有单元进行功率分配。天线规模为16×16，测试工作带宽为24GHz～29.5GHz，相控阵进行校准后可达到-20dB的副瓣电平，天线在方位面可达到±60°的扫描范围，在俯仰面具有±50°的扫描范围，相控阵系统的EIRP为65.5dBm。

传统瓦片式有源相控阵天线主要是采用波束形成芯片、多层PCB等实现RF(RadioFrequency)信号的接收、辐射以及波束形成，由于K频段RF载波的电磁波频率高(18GHz～27GHz)，不能直接用于信号调制解调处理，需将RF载波信号下变频至IF(IntermediateFrequency)信号(＜6GHz)后送至信号处理单元进行调制解调处理。因此，常规的解决方法是在相控阵天线与信号处理单元中间加入混频模块实现RF载波信号到IF信号的变换，加入混频模块后会造成系统集成度低、纵向尺寸大，不利于共形，散热路径长，难以实现大型阵列等问题。

本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足之处，提供了一种具有小型化、模块化、高集成度的K频段瓦片式有源相控阵天线，其能够解决传统瓦片式有源相控阵天线的RF载波信号与信号处理单元所需的IF信号的频率匹配问题。能够解决集成度低、纵向尺寸大，不利于共形，散热路径长，难以实现大型阵列等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种K频段瓦片式有源相控阵天线、使用及集成方法，能够解决现有技术的相控阵天线与信号处理单元中间加入混频模块后造成系统集成度低、纵向尺寸大、不种于共形、散热路径长、以及难以实现大型阵列的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的。

一种K频段瓦片式有源相控阵天线，包括：

天线单元、PCB叠层结构、表贴芯片、散热结构及射频连接器；

所述天线单元与所述PCB叠层结构的顶面电气连接，所述表贴芯片与所述PCB叠层结构的底面电气连接；所述表贴芯片包括多个组件，所述表贴芯片中的各个组件集成于同一平面内，通过PCB叠层结构内部的走线实现所述各个组件之间的相互连接；所述表贴芯片的顶端与所述散热结构直接贴合；

所述天线单元具有多个辐射单元，每个所述辐射单元具有一个收发通道，所述收发通道与所述表贴芯片中的四通道TR组件的通道通过PCB叠层结构中的过孔垂直互联实现一一对应；所述天线单元包括的辐射单元基于PCB叠层结构、所述表贴芯片中的四通道TR组件以及变频组件的互联分成了多个子阵；

所述射频连接器连接于PCB叠层结构的底部，用于完成外部射频信号与有源相控阵天线的连接。

优选地，所述组件为多个四通道TR组件、多个变频组件、驱动芯片、电源芯片、滤波器芯片。

优选地，所述变频组件包括两个电路组及本振放大电路，每个电路组均包括中频双向放大电路、混频电路、射频双向放大电路；接收信号时，射频信号经过射频双向放大电路放大后送给混频电路，混频电路将本振放大电路送来的本振信号与所述射频双向放大电路放大后的信号混频后送给中频双向放大电路放大后送出。

优选地，所述天线单元包括的圆极化的单个辐射单元通过PCB叠层结构中的功率合成和/或分配网络、四通道TR组件以及变频组件的互联分成了四个子阵，每个子阵对应两个四通道TR组件，子阵对应的四通道TR组件的RF_COM端口通过PCB叠层结构中的功率合成和/或分配网络送给变频组件的RF接口；所述射频连接器的中频连接器的个数与子阵个数相同，所述四个子阵的每个子阵的输出连接一路中频连接器，所述中频连接器采用SMPM同轴射频连接器。

优选地，所述驱动芯片与所述电源芯片配置于所述表贴芯片的中心，所述四通道TR组件配置于所述驱动芯片及所述电源芯片占据的表贴芯片的中心的周围，形成一长方形，所述变频组件配置于所述长方形的相对的两边的外侧，所述滤波器芯片配置于所述变频组件的IF输出口。

本发明所提供的一种K频段瓦片式有源相控阵天线接收信号的方法，所述方法基于如前所述的K频段瓦片式有源相控阵天线，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：天线单元将接收到的RF信号通过PCB叠层结构中的互联过孔传送给四通道TR组件；

步骤S2：RF信号经过四通道TR组件的处理后，通过PCB叠层结构合成处理后送给变频组件的射频信号RF端口；

步骤S3：每个子阵均输出RF信号，将全部RF信号分为两组，每组进入一个变频组件，每路RF信号通过变频组件后均变频为中频IF信号；

步骤S4：中频IF信号经过滤波器芯片滤波后送出给外部信号处理单元进行处理。

本发明所提供的一种K频段瓦片式有源相控阵天线发送信号的方法，所述方法基于如前所述的K频段瓦片式有源相控阵天线，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：外部信号处理单元将需要发射的中频IF信号经过滤波器芯片滤波后送给变频组件；

步骤S2：四路中频IF信号分成两组进入变频组件，经过上变频后输出四路RF信号；

步骤S3：每路RF信号通过PCB叠层结构处理，处理后的四路RF信号分两组，每组送给一个四通道TR组件；

步骤S4：所述四通道TR组件将RF信号通过PCB叠层结构中的互联过孔传送给天线单元，通过天线单元辐射后完成有源相控阵天线的信号发送。

本发明所提供的一种K频段瓦片式有源相控阵天线的集成方法，述方法基于如前所述的K频段瓦片式有源相控阵天线，所述集成方法包括以下步骤：

步骤S1：对天线单元进行平面二维扩展；

步骤S2：针对扩展后的天线单元，扩展PCB叠层结构的面积以及四通道TR组件的数量，以匹配辐射单元的数量，使所述四通道TR组件配置于所述驱动芯片及所述电源芯片占据的表贴芯片的中心的周围，形成一长方形；

步骤S3：所述变频组件配置于所述长方形的相对的两边的外侧。

本发明所带来的有益技术效果：

1、本发明在传统瓦片式有源相控阵天线的基础上增加了基于SIP技术的变频组件，解决传统瓦片式有源相控阵天线的RF载波信号与信号处理单元所需的IF信号的频率匹配问题，提高了系统集成度。

2、本发明采用了高密度地贴装技术、高低频互联技术、高密度电路设计技术，大大提高了瓦片式有源相控阵天线的集成度，解决了纵向尺寸大，不利于共形，难以实现大型阵列等问题。

3、本发明采用基于SIP技术的芯片，将不同功能的发热器件集成到了同一平面内，只需一个散热结构就能满足整个有源相控阵天线的散热需求，解决了散热路径长的问题。

4、本发明在纵向尺寸上，具有低剖面高度，热路径短，能实现大型阵列集成。

5、本发明体积小、重量轻、便于实现大型有源相控阵阵列，可以灵活拆卸。

附图说明

图1为本发明的K频段瓦片式有源相控阵天线的分解结构示意图。

图2是本发明的K频段瓦片式有源相控阵天线结构剖面示意图。

图3是本发明的K频段瓦片式有源相控阵天线工作原理图。

图4是本发明的变频组件原理框图。

图5是本发明的K频段瓦片式有源相控阵天线的的俯视图。

图6是本发明的K频段瓦片式有源相控阵天线的的仰视图。

图7是本发明的四通道TR组件原理图。

图8本发明的瓦片式有源相控阵天线波束扫描方向图。

图中：1，天线单元、2，PCB叠层结构、3，四通道TR组件、4，变频组件、5，驱动芯片、6，电源芯片、7，滤波器芯片、8，本振信号连接器、9，第一中频连接器、10，第二中频连接器、11，第三中频连接器、12，第四中频连接器、13，单个辐射单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

如图1-图2所示，本发明提出了一种K频段瓦片式有源相控阵天线，包括：

天线单元1、PCB叠层结构2、表贴芯片、散热结构及射频连接器；

所述天线单元1与所述PCB叠层结构2的顶面电气连接，所述表贴芯片通过BGA焊球与所述PCB叠层结构2的底面电气连接；所述表贴芯片包括多个组件，所述表贴芯片中的各个组件集成于同一平面内，通过PCB叠层结构2内部的走线实现所述各个组件之间的相互连接；所述表贴芯片的顶端与所述散热结构直接贴合进行散热；

所述天线单元具有多个辐射单元13，每个所述辐射单元13具有一个收发通道，所述天线单元的收发通道的总数量与全部四通道TR组件3的通道总数量相同，所述收发通道与所述四通道TR组件3的通道通过PCB叠层结构2中的过孔垂直互联实现一一对应；所述天线单元1包括的辐射单元13基于PCB叠层结构2、所述表贴芯片中的四通道TR组件3以及变频组件4的互联分成了多个子阵；

所述射频连接器连接于PCB叠层结构2的底部，用于完成外部射频信号与有源相控阵天线的连接。

所述组件为多个四通道TR组件3、多个变频组件4、驱动芯片5、电源芯片6、滤波器芯片7。

所述变频组件4包括两个电路组及本振放大电路，每个电路组均包括中频双向放大电路、混频电路、射频双向放大电路；接收工作时，射频信号经过射频双向放大电路放大后后送给混频电路，混频电路将本振放大电路送来的本振信号与所述射频双向放大电路放大后的信号混频后送给中频双向放大电路放大后送出。同理，发射功能与上述接收功能相反完成发射信号放大。所述变频组件4采用SIP封装技术，将构成两路双向变频电路的多种裸芯片(Die)及无源器件整合在单个陶瓷封装内，具有良好的气密性、散热能力、地剖面特性以及更小的尺寸，整个陶瓷封装芯片的大小仅为：20mm×15mm×4mm。

本实施例中，所述变频组件4包括第一中频双向放大电路、第一混频电路、第一射频双向放大电路、第二中频双向放大电路、第二混频电路、第二射频双向放大电路、本振放大电路。所述第一中频双向放大电路由第一射频开关、第一滤波器、第一VGA、第二LNA、第一PA放大器、第二射频开关组成。所述第一混频电路由第一混频器、第一衰减器、第二衰减器、第二滤波器组成。所述第一射频双向放大电路由第三射频开关、第三滤波器、第四滤波器、第一LNA、第二PA放大器、第四射频开关组成。所述第二中频双向放大电路由第五射频开关、第五滤波器、第二VGA、第四LNA、第三PA放大器、第六射频开关组成。所述第二混频电路由第二混频器、第三衰减器、第四衰减器、第六滤波器组成。所述第二射频双向放大电路由第七射频开关、第七滤波器、第八滤波器、第三LNA、第四PA放大器、第八射频开关组成。所述本振放大电路由第一倍频器、第五LNA，第九滤波器、功分器组成组成。

所述天线单元1是由多个圆极化的单个辐射单元13构成的天线阵面，所述天线单元用于完成圆极化电磁波的辐射和接收。

所述PCB叠层结构2包括功率合成和/或分配网络、控制信号网络、电源网络，所述PCB叠层结构2能够对天线接收和/或发射的信号进行功率合成和/或功率分配。所述射频连接器包括中频连接器以及本振射频连接器，所述射频连接器用于外部射频信号与所述有源相控阵天线的连接，有四个中频连接器，分别是第一中频连接器、第二中频连接器、第三中频连接器、以及第四中频连接器。所述天线单元1包括的圆极化的单个辐射单元13通过PCB叠层结构2中的功率合成和/或分配网络、四通道TR组件3以及变频组件4的互联分成了四个子阵，每个子阵对应两个四通道TR组件3，子阵对应的四通道TR组件3的RF_COM端口通过PCB叠层结构2中的功率合成和/或分配网络送给变频组件4的RF接口，每个变频组件4包含两路RF接口，并输出两路IF。其中，所述射频连接器的中频连接器的个数与子阵个数相同，所述四个子阵的每个子阵的输出连接一路中频连接器，所述中频连接器采用SMPM同轴射频连接器；另外本振射频连接器通过所述PCB叠层结构2中的本振信号中功分网络功分后送给变频组件4。

所述表贴芯片包括多个组件，所述组件为一个或多个四通道TR组件3、多个变频组件4、驱动芯片5、电源芯片6、滤波器芯片7。所述四通道TR组件3用于对PCB叠层结构2中功率合成和/或分配网络输出的信号进行放大、移相、衰减处理；所述变频组件4对所述四通道TR组件3输出的信号进行变频后输出能够为信号处理单元直接处理的中频信号；所述驱动芯片5用于对所述四通道TR组件3的控制信号进行驱动放大；所述电源芯片6用于为所述有源相控阵天线供电；所述滤波器芯片7用于抑制变频组件4生成的IF信号的带外杂散。

进一步地，所述驱动芯片5与所述电源芯片6配置于所述表贴芯片的中心，所述四通道TR组件3配置于所述驱动芯片5及所述电源芯片6占据的表贴芯片的中心的周围，形成一长方形，所述变频组件4配置于所述长方形的相对的两边的外侧，所述滤波器芯片7配置于所述变频组件4的IF输出口。

所述天线单元1是由32个单个辐射单元13所组成的，是可焊接拆卸设计，从而形成可拆卸式天线单元。该可拆卸式天线单元能够通过拼接的方式进行组合，从而构成更大的、组合式的有源相控阵天线阵列。

本发明通过高密度地贴装技术、高低频互联技术、高密度电路设计技术，大大提高了整个瓦片式有源相控阵天线的集成度，将不同功能的发热器件集成到了同一平面内，只需一个散热结构就能满足整个有源相控阵天线的散热需求，解决了纵向尺寸大，不利于共形，散热路径长，难以实现大型阵列等问题。

所述四通道TR组件3使用SIP(System In Package)封装、集成四通道射频TR组件。所述四通道射频TR组件包含硅基四通道波束形成芯片、四通道收发多功能芯片、电源调制芯片以及其他控制芯片，芯片尺寸10mm×10mm×3.4mm。所述变频组件4为双路集成，采用SIP封装，芯片尺寸21mm×16mm×4.4mm。所述TR组件3及所述变频组件4采用SIP技术，同时采用BGA(Ball Grid Array)球状引脚栅格阵列封装技术，该高密度表面装配封装技术，极大提高了芯片集成密度，相比于传统芯片，芯片面积缩减率可达70％；实现了瓦片式有源相控阵天线高密度集成和低散热路径，整个片式有源相控阵天线的剖面高度(纵向尺寸)仅有8mm，重量仅为40g，是一种便于实现大型阵列的集成手段。

提供一个实施例，用于说明本发明的K频段瓦片式有源相控阵天线。基于四通道TR组件3、变频组件4，采用瓦片式的电扫描有源相控阵天线，阵元规模32，工作中心频率25GHz,带宽4GHz，左旋圆极化，波束覆盖范围±60°。天线单元1是由32个圆极化的单个辐射单元13构成的天线阵面，天线单元1通过回流焊焊接的方式与PCB叠层结构2的顶面完成电气连接；四通道TR组件3、变频组件4、驱动芯片5、电源芯片6、滤波器芯片7同样采用回流焊焊接的方式与PCB叠层结构2的底面完成电气连接；天线单元1中的三十二个辐射单元13对应三十二个独立的收发通道与八个四通道TR组件3构成的三十二个通道通过PCB叠层结构2中的过孔完成垂直互联；天线单元1通过PCB叠层结构2中的功分网络、四通道TR组件3以及变频组件4共同互联分成了四个子阵；四个子阵输出对应连接四路中频连接器，中频连接器采用SMPM同轴射频连接器；另外还有一路本振射频连接器提供本振信号通过PCB叠层结构2中的功分网络送给变频组件4。

如图3、图5所示，32个单个辐射单元13分成了四个子阵，每个子阵对应两个四通道TR组件3，两个四通道TR组件3的RF_COM端口通过PCB叠层结构2中的功率合成和/或分配网络送给变频组件4的RF接口，单个变频组件4包含两路RF接口，并输出两路IF。

本发明高集成度K频段瓦片式有源相控阵天线在接收工作时，天线单元1将接收到的RF信号通过PCB叠层结构2中的互联过孔传送给四通道TR组件3，RF信号经过四通道TR组件3的放大、移相、衰减等处理后，通过PCB叠层结构2中的功分/合成网络后送给变频组件4的射频信号RF端口，四个子阵对应输出四路RF信号进入两个变频组件4，四路RF信号通过变频组件4后变频为四路中频IF信号，后经过滤波器芯片7滤波后送出给后续信号处理单元进行处理。同理，发射功能与上述接收功能相反，完成有源相控阵对信号的发射。

如图4所示，所述变频组件4由两路变频通道组成，两路变频通道的本振信号由外部本振源输入后经二倍频、低噪放、滤波器以及功分器后给到混频器；变频通道主要由射频双向放大(包含滤波器、LNA、PA放大器、射频开关等组成)、中频双向放大电路(包含滤波器、LNA、、VGA、PA放大器、射频开关等组成)、混频电路等组成。

通过实际加工测试，本发明的K频段瓦片式有源相控阵天线外形尺寸为：65mm×50mm×8mm，重量仅为40g，具有质量轻，体积小的特点。在实际测试下，实现了波束覆盖±60°的电扫描能力，EIRP≥60dBm，副瓣电平≤-12dB，具有优良的电气性能。

本发明提供一种K频段瓦片式有源相控阵天线接收信号的方法，所述方法基于如前所述的K频段瓦片式有源相控阵天线，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：天线单元1将接收到的RF信号通过PCB叠层结构2中的互联过孔传送给四通道TR组件3；

步骤S2：RF信号经过四通道TR组件3的处理后，通过PCB叠层结构2中的1分2功分合成处理后送给变频组件4的射频信号RF端口；

步骤S3：每个子阵均输出RF信号，将全部RF信号分为两组，每组进入一个变频组件4，每路RF信号通过变频组件4后均变频为中频IF信号。

步骤S4：中频IF信号经过滤波器芯片7滤波后送出给外部信号处理单元进行处理。

本发明提供一种K频段瓦片式有源相控阵天线发送信号的方法，所述方法基于如前所述的K频段瓦片式有源相控阵天线，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：外部信号处理单元将需要发射的中频IF信号经过滤波器芯片7滤波后送给变频组件4；

步骤S2：四路中频IF信号分成两组进入变频组件4，经过上变频后输出四路RF信号；

步骤S3：每路RF信号通过PCB叠层结构2处理，处理后的四路RF信号分两组，每组送给一个四通道TR组件3；

步骤S4：所述四通道TR组件3将RF信号通过PCB叠层结构2中的互联过孔传送给天线单元1，通过天线单元1辐射后完成有源相控阵天线的信号发送。

发明提供一种K频段瓦片式有源相控阵天线的集成方法，所述方法基于如前所述的K频段瓦片式有源相控阵天线，所述集成方法包括以下步骤：

步骤S1：对天线单元1进行平面二维扩展；

步骤S2：针对扩展后的天线单元1，扩展PCB叠层结构2的面积以及四通道TR组件3的数量，以匹配辐射单元13的数量，使所述四通道TR组件3配置于所述驱动芯片5及所述电源芯片6占据的表贴芯片的中心的周围，形成一长方形；

步骤S3：所述变频组件4配置于所述长方形的相对的两边的外侧。

以上的具体实施例仅描述了本发明的设计原理，该描述中的部件形状，名称可以不同，不受限制。所以，本发明领域的技术人员可以对前述实施例记载的技术方案进行修改或等同替换；而这些修改和替换未脱离本发明创造宗旨和技术方案，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种K频段瓦片式有源相控阵天线，其特征在于，所述天线包括：

天线单元(1)、PCB叠层结构(2)、表贴芯片、散热结构及射频连接器；

所述天线单元(1)与所述PCB叠层结构(2)的顶面电气连接，所述表贴芯片与所述PCB叠层结构(2)的底面电气连接；所述表贴芯片包括多个组件，所述表贴芯片中的各个组件集成于同一平面内，通过PCB叠层结构(2)内部的走线实现所述各个组件之间的相互连接；所述表贴芯片的顶端与所述散热结构直接贴合；

所述天线单元具有多个辐射单元(13)，每个所述辐射单元(13)具有一个收发通道，所述收发通道与所述表贴芯片中的四通道TR组件(3)的通道通过PCB叠层结构(2)中的过孔垂直互联实现一一对应；所述天线单元(1)包括的辐射单元(13)基于PCB叠层结构(2)、所述表贴芯片中的四通道TR组件(3)以及变频组件(4)的互联分成了多个子阵；

所述射频连接器连接于PCB叠层结构(2)的底部，用于完成外部射频信号与有源相控阵天线的连接。

2.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述组件为多个四通道TR组件(3)、多个变频组件(4)、驱动芯片(5)、电源芯片(6)、滤波器芯片(7)。

3.如权利要求2所述的天线，其特征在于，所述变频组件(4)包括两个电路组及本振放大电路，每个电路组均包括中频双向放大电路、混频电路、射频双向放大电路；接收信号时，射频信号经过射频双向放大电路放大后送给混频电路，混频电路将本振放大电路送来的本振信号与所述射频双向放大电路放大后的信号混频后送给中频双向放大电路放大后送出。

4.如权利要求1-3中任一项所述的天线，其特征在于，所述天线单元(1)包括的圆极化的单个辐射单元(13)通过PCB叠层结构(2)中的功率合成和/或分配网络、四通道TR组件(3)以及变频组件(4)的互联分成了四个子阵，每个子阵对应两个四通道TR组件(3)，子阵对应的四通道TR组件(3)的RF_COM端口通过PCB叠层结构(2)中的功率合成和/或分配网络送给变频组件(4)的RF接口；所述射频连接器的中频连接器的个数与子阵个数相同，所述四个子阵的每个子阵的输出连接一路中频连接器，所述中频连接器采用SMPM同轴射频连接器。

5.如权利要求1-3中任一项所述的天线，其特征在于，所述驱动芯片(5)与所述电源芯片(6)配置于所述表贴芯片的中心，所述四通道TR组件(3)配置于所述驱动芯片(5)及所述电源芯片(6)占据的表贴芯片的中心的周围，形成一长方形，所述变频组件(4)配置于所述长方形的相对的两边的外侧，所述滤波器芯片(7)配置于所述变频组件(4)的IF输出口。

6.一种K频段瓦片式有源相控阵天线接收信号的方法，其特征在于所述方法基于如权利要求1-5中任一项所述的K频段瓦片式有源相控阵天线，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：天线单元(1)将接收到的RF信号通过PCB叠层结构(2)中的互联过孔传送给四通道TR组件(3)；

步骤S2：RF信号经过四通道TR组件(3)的处理后，通过PCB叠层结构(2)合成处理后送给变频组件(4)的射频信号RF端口；

步骤S3：每个子阵均输出RF信号，将全部RF信号分为两组，每组进入一个变频组件(4)，每路RF信号通过变频组件(4)后均变频为中频IF信号；

步骤S4：中频IF信号经过滤波器芯片(7)滤波后送出给外部信号处理单元进行处理。

7.一种K频段瓦片式有源相控阵天线发送信号的方法，其特征在于所述方法基于如权利要求1-5中任一项所述的K频段瓦片式有源相控阵天线，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：外部信号处理单元将需要发射的中频IF信号经过滤波器芯片(7)滤波后送给变频组件(4)；

步骤S2：四路中频IF信号分成两组进入变频组件(4)，经过上变频后输出四路RF信号；

步骤S3：每路RF信号通过PCB叠层结构(2)处理，处理后的四路RF信号分两组，每组送给一个四通道TR组件(3)；

步骤S4：所述四通道TR组件(3)将RF信号通过PCB叠层结构(2)中的互联过孔传送给天线单元(1)，通过天线单元(1)辐射后完成有源相控阵天线的信号发送。

8.一种K频段瓦片式有源相控阵天线的集成方法，所述方法基于如权利要求1-5中任一项所述的K频段瓦片式有源相控阵天线，所述集成方法包括以下步骤：

步骤S1：对天线单元(1)进行平面二维扩展；

步骤S2：针对扩展后的天线单元(1)，扩展PCB叠层结构(2)的面积以及四通道TR组件(3)的数量，以匹配辐射单元(13)的数量，使所述四通道TR组件(3)配置于所述驱动芯片(5)及所述电源芯片(6)占据的表贴芯片的中心的周围，形成一长方形；

步骤S3：所述变频组件(4)配置于所述长方形的相对的两边的外侧。