CN202004155U - 毫米波全息成像系统前端收发阵列天线与开关的集成结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种毫米波全息成像系统前端收发阵列天线与开关的集成结构，包括M个第一射频PCB、第二射频PCB、第一板体、第二板体、封装盖体和开关逻辑控制接口，每个第一射频PCB上集成有N个平面微带缝隙天线和一个第一级开关；第一级开关的输出端数目为N个，分别与N个平面微带缝隙天线相连；M个第一射频PCB固定在第一板体上；第二射频PCB上集成有一个第二级开关；第二开关的输出端数目为M个，分别与M个第一级开关的输入端相连；第二射频PCB固定在第二板体上；第一板体和第二板体的一侧均设有开关逻辑控制接口；第一板体和第二板体封装在封装盖体内；其中，M，N≥2。本实用新型结构紧凑，易于装配和拆卸，降低了成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及毫米波全息成像系统，特别是涉及一种毫米波全息成像系统前端收发阵列天线与开关的集成结构。
背景技术
毫米波全息成像技术，其原理是由毫米波发射机向外发射毫米波信号，然后对经过目标反射的回波进行FFT变换和距离补偿等得到目标的毫米波全息图，最后经过图像恢复等算法的处理实现对目标的毫米波三维成像。
为了降低成本，提高一致性，缩短扫描时间，毫米波全息成像系统使用一套收发信机前端，采用天线阵列横向电扫描与纵向机械扫描相结合的形式。其中，电扫描由N+1个单刀N掷开关构成的开关树控制。
由于机械扫描运动速度很快，对于系统集成结构的稳固性提出了很高的要求，特别是毫米波全息成像系统的收发天线都是悬空的。同时毫米波全息成像系统对于前端收发阵列提出了体积，成本，集成度，易装配拆卸性等方面很严格的要求。然而目前现有的毫米波全息成像系统前端收发阵列存在的体积大、稳定性差、接插件过多、装配和拆卸繁琐、成本高、不同通道一致性差的缺点。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种毫米波全息成像系统前端收发阵列天线与开关的集成结构，具有稳定性好、体积小、易于装配调试和拆卸、集成度高、各通道各模块一致性好的特点。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种毫米波全息成像系统前端收发阵列天线与开关的集成结构，包括M个第一射频PCB、第二射频PCB、第一板体、第二板体、封装盖体和开关逻辑控制接口，其特征在于，所述的每个第一射频PCB上集成有N个平面微带缝隙天线和一个第一级开关，其中，相邻的平面微带缝隙天线中心间距为1.5个波长；所述的第一级开关的输出端数目为N个，分别与所述的N个平面微带缝隙天线相连；所述的M个第一射频PCB固定在所述的第一板体上，并位于同一水平面，其中，所述的第一级开关与所述的第一板体接触，所述的平面微带缝隙天线穿过所述的第一板体上缝悬空；所述的第二射频PCB上集成有一个第二级开关；所述的第二开关的输出端数目为M个，分别与所述的M个第一级开关的输入端相连；所述的第二射频PCB固定在所述的第二板体上；所述的第一板体和第二板体的一侧均设有所述的开关逻辑控制接口；所述的第一板体和第二板体封装在所述的封装盖体内；其中，M，N≥2。
所述的第一级开关为毫米波单刀N掷开关；所述的毫米波单刀N掷开关为采用PIN二极管管芯的单片毫米波集成电路。
所述的第二级开关为毫米波单刀M掷开关；所述的毫米波单刀M掷开关为采用PIN二极管管芯的单片毫米波集成电路。
所述的第一级开关的N个输出端引脚通过N根50Ω微带线引出到N个输出端口，相邻微带线输出端之间间距为1.5个波长。
所述的平面微带缝隙天线采用槽线-微带转换结构；所述的N个平面微带缝隙天线与所述的第一级开关引出的N根50Ω微带线连接。
所述的第二级开关的输出端与所述的M个第一级开关的输入端之间通过射频连接头和同轴电缆相连。
所述的第一板体、第二板体和封装盖体均由铜制成；所述的第一板体、第二板体和封装盖体的表面镀金。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本实用新型采用了平面微带天线与第一级开关直接集成，不但大大减少了射频连接头和电缆的使用数量，而且大大降低了生产成本、压缩了尺寸，从而降低了馈线的损耗，避免了因射频接头引起的不一致性和可靠性问题以及简化了装配、调试和拆卸工作，提高了系统效率。
附图说明
图1是本实用新型的系统框图；
图2是本实用新型的第一级模块与第二级模块的摆放和连接方式示意图；
图3是本实用新型的第一射频PCB在板体上的安装方式示意图；
图4是本实用新型的平面微带缝隙天线结构示意图；
图5是本实用新型的第二级开关模块示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本实用新型涉及一种毫米波全息成像系统前端收发阵列天线与开关的集成结构，如图1和图2所示，包括：具有孔和缝的板体和封装盖体、第一射频PCB、开关逻辑控制接口和第二射频PCB。其中，板体和封装盖体均由铜制成，板体和封装盖体的表面镀金。需要说明的是，板体和封装盖体还可以采用其他硬质金属材料制成；板体和封装盖体表面也可以镀有其他高导电性材料。
第一射频PCB上集成有8个平面微带缝隙天线与一个第一级毫米波单刀八掷开关，其中，相邻的平面微带缝隙天线中心间距为1.5个波长，其面积为66mm×96mm。如图3所示，第一射频PCB固定在第一板体上，其中，第一级毫米波单刀八掷开关部分用螺丝固定的板体上，天线端部分通过板体上的缝伸出并悬空。
图4所示的是平面微带缝隙天线的结构示意图，天线的面积为36mm×10mm，相邻等距为12mm的8个这样的天线与第一级毫米波单刀八掷开关的输出端相连，并构成第一级的一个模块单元，外观尺寸为96mm×30mm。总共有8个这样的模块单元相邻紧挨固定在同一水平面上。
毫米波单刀八掷开关是采用PIN二极管管芯的单片毫米波集成电路芯片。其芯片的8个引脚通过8个50Ω微带线引出与8个平面微带缝隙天线相邻，相邻微带线输出端之间间距为1.5个波长。
开关逻辑电平接口在板体的一侧，通过开关逻辑控制电平，64个通道中每次只能选通一个通道，其他63个通道截止。
如图5所示，第二级开关集成在一块单独的射频PCB上，通过螺丝固定在板体上，加上封装盖体，构成一个模块。第二级开关同样为毫米波单刀八掷开关，同样采用PIN二极管管芯的单片毫米波集成电路芯片。其开关芯片8个引脚通过8个50Ω微带线引出与射频接头相连。
第二级开关的8个端口J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7、J8分别与第一级的8个模块的输入端口通过同轴电缆相连，作为接收端时，端口J0连接收机；作为发射端时，端口J0连接发射机。
通过开关逻辑控制电平，每次选通第二级开关中一路通道，并同时相应选通此通道对应的第一级的模块的一路通道，而使其他所有通道截止，这样从天线到接收机或发射机形成一路完整的信号通道。
不难发现，本实用新型结构紧凑，大大减少结构件零件数量、接插件数量、缩短连接线长度，易于装配和拆卸，降低了成本，提高了各通道各模块的一致性，提高整机的性能、质量和可靠性，适合于大批量生产，从而满足毫米波全息成像系统的需求。
Claims (7)
1.一种毫米波全息成像系统前端收发阵列天线与开关的集成结构，包括M个第一射频PCB、第二射频PCB、第一板体、第二板体、封装盖体和开关逻辑控制接口，其特征在于，所述的每个第一射频PCB上集成有N个平面微带缝隙天线和一个第一级开关，其中，相邻的平面微带缝隙天线中心间距为1.5个波长；所述的第一级开关的输出端数目为N个，分别与所述的N个平面微带缝隙天线相连；所述的M个第一射频PCB固定在所述的第一板体上，并位于同一水平面，其中，所述的第一级开关与所述的第一板体接触，所述的平面微带缝隙天线穿过所述的第一板体上缝悬空；所述的第二射频PCB上集成有一个第二级开关；所述的第二开关的输出端数目为M个，分别与所述的M个第一级开关的输入端相连；所述的第二射频PCB固定在所述的第二板体上；所述的第一板体和第二板体的一侧均设有所述的开关逻辑控制接口；所述的第一板体和第二板体封装在所述的封装盖体内；其中，M，N≥2。
2.根据权利要求1所述的毫米波全息成像系统前端收发阵列天线与开关的集成结构，其特征在于，所述的第一级开关为毫米波单刀N掷开关；所述的毫米波单刀N掷开关为采用PIN二极管管芯的单片毫米波集成电路。
3.根据权利要求1所述的毫米波全息成像系统前端收发阵列天线与开关的集成结构，其特征在于，所述的第二级开关为毫米波单刀M掷开关；所述的毫米波单刀M掷开关为采用PIN二极管管芯的单片毫米波集成电路。
4.根据权利要求2所述的毫米波全息成像系统前端收发阵列天线与开关的集成结构，其特征在于，所述的第一级开关的N个输出端引脚通过N根50Ω微带线引出到N个输出端口，相邻微带线输出端之间间距为1.5个波长。
5.根据权利要求4所述的毫米波全息成像系统前端收发阵列天线与开关的集成结构，其特征在于，所述的平面微带缝隙天线采用槽线-微带转换结构；所述的N个平面微带缝隙天线与所述的第一级开关引出的N根50Ω微带线连接。
6.根据权利要求3所述的毫米波全息成像系统前端收发阵列天线与开关的集成结构，其特征在于，所述的第二级开关的输出端与所述的M个第一级开关的输入端之间通过射频连接头和同轴电缆相连。
7.根据权利要求1所述的毫米波全息成像系统前端收发阵列天线与开关的集成结构，其特征在于，所述的第一板体、第二板体和封装盖体均由铜制成；所述的第一板体、第二板体和封装盖体的表面镀金。
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