CN202373675U - 毫米波超薄tr组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了毫米波超薄TR组件，包括一个由左侧射频绝缘子（1）、右侧射频绝缘子（2）和金属壁组成的射频芯片集成腔体（3），位于右侧射频绝缘子（2）内部的微带波导过渡探针（4）通过数控移相器（9）与收发单刀双掷开关A（10）连接，位于左侧射频绝缘子（1）内部的微带波导过渡探针（4）与收发单刀双掷开关B（11）连接，收发单刀双掷开关A（10）与收发单刀双掷开关B（11）之间分别连接有接收支路和发射支路，射频芯片偏置电路及控制电路（15）布置于射频芯片腔的背面。本实用新型的有益效果是：性能指标优异、可靠性高，输出二次谐波小、与天线阵连接简单可靠、组件与天线之间的馈线损耗小。
Description
技术领域
本实用新型涉及毫米波器件技术领域，特别是毫米波超薄TR组件。
背景技术
目前，微波信号转变成毫米波信号主要依靠的是毫米波TR组件，它是毫米波系统的重要组成部分。鉴于毫米波的大气传播特性，以及其高分辨率、气象特性（雨、雾、悬浮颗粒等）不敏感性等特点，使得毫米波雷达在气象、通讯、导航、反恐安防、交通测速、测距、医疗器械等方面相比微波雷达具有较大的优势。毫米波TR组件要求集成度高、一致性好、体积小、重量轻，能适应不同的工作平台和环境。而对于输入输出为波导接口的毫米波TR组件，由于波导本身固有尺寸大，在保证性能前提下实现标准波导到微带过渡探针的过渡，完成信号的传输，难度很高。特别是单个组件的厚度必须满足天线阵元之间的特定厚度（与波长相关，一般不超过5mm），传统的标准波导微带过渡TR组件很难满足上述要求。
同轴形式的毫米波TR组件虽然能实现组件要求的特定厚度，但其输出的二次谐波高、组件与天线阵同轴连接可靠性较低、组件与天线之间的馈线损耗大、批量一致性难以保障。因此必须采用新的波导过渡形式，以适应组件特殊厚度的要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种输出二次谐波小、与天线阵连接简单可靠、组件与天线之间的馈线损耗小、批量一致性好，能满足毫米波相控阵组阵用途的毫米波超薄TR组件。
本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：毫米波超薄TR组件，包括一个由左侧射频绝缘子、右侧射频绝缘子和金属壁组成的射频芯片集成腔体，左侧射频绝缘子和右侧射频绝缘子内设有微带波导过渡探针，左侧射频绝缘子和右侧射频绝缘子的外侧分别设有减高过渡波导腔体A和减高过渡波导腔体B，减高过渡波导腔体A和减高过渡波导腔体B的外端部分别设有阶梯过渡段A和阶梯过渡段B，右侧射频绝缘子伸入射频芯片集成腔体内，位于其内部的微带波导过渡探针通过数控移相器与收发单刀双掷开关A连接，左侧射频绝缘子伸入射频芯片集成腔体内，位于其内部的微带波导过渡探针与收发单刀双掷开关B连接，收发单刀双掷开关A与收发单刀双掷开关B之间分别连接由两个低噪声放大器组成的接收支路和由驱动放大器和功率放大器组成的发射支路，发射支路与接收支路之间由金属腔体壁分腔隔离；射频芯片偏置电路通过线缆连接控制电路，射频芯片偏置电路及控制电路布置于射频芯片腔的背面。
所述的射频芯片的载体采用0.127mm、介电常数2.2的软基材微带线介质板，软基材通过导电胶粘接到铝腔体表面。
标准波导过渡到微带的总厚度介于4.7mm～5.0mm之间。
所述的减高过渡波导腔体A和减高过渡波导腔体B与盖板之间采用导电胶进行粘接封焊。
所述的异形波导与微带过渡的匹配短路面具有90°折弯。
本实用新型具有以下优点：本实用新型的通过对标准波导微带过渡探针进行特殊减高处理，综合组件散热、功率量级等功能要求，采用微带波导过渡探针过渡以及其他小型化集成技术，设计的一种射频输出功率量级覆盖W级或W级以下、工作频段覆盖整个Ka频段（通过类似方式进行Ka全频段拓展）、TR组件总厚度介于4.7mm～5.0mm之间的毫米波超薄TR组件，满足相控阵组阵应用的高可靠性。该毫米波TR组件具有良好的输入输出匹配特性，回波损耗优于-15dB，并具有较高的生产批量一致性。相比传统的同轴TR组件，性能指标优异、可靠性高，具有输出二次谐波小、与天线阵连接简单可靠、组件与天线之间的馈线损耗小等特点，满足各种应用平台的特定厚度。
通过调整或更改减高波导过渡各组成部分的参数，可使减高波导过渡的工作频率覆盖整个Ka频段。
本实用新型毫米波TR组件特别适用于工作频率Ka频段，工作带宽1000MHz、输出功率1W的相控阵雷达。
附图说明
图1 为本实用新型的结构示意图
图2 为本实用新型的组成原理框图
图中，1-左侧射频绝缘子，2-右侧射频绝缘子，3-射频芯片集成腔体，4-微带波导过渡探针，5-减高过渡波导腔体A，6-减高过渡波导腔体B，7-阶梯过渡段A，8-阶梯过渡段B，9-数控移相器，10-收发单刀双掷开关A，11-收发单刀双掷开关B，12-低噪声放大器组，13-驱动放大器，14-功率放大器，15-射频芯片偏置电路及控制电路，16-短路面，17-软基材。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的描述：
如图1、图2所示，毫米波超薄TR组件，包括一个由左侧射频绝缘子1、右侧射频绝缘子2和金属壁组成的射频芯片集成腔体3，左侧射频绝缘子1和右侧射频绝缘子2内设有微带波导过渡探针4，左侧射频绝缘子1和右侧射频绝缘子2的外侧分别设有减高过渡波导腔体A5和减高过渡波导腔体B6，减高过渡波导腔体A5和减高过渡波导腔体B6的外端部分别设有阶梯过渡段A7和阶梯过渡段B8，右侧射频绝缘子2伸入射频芯片集成腔体3内，位于其内部的微带波导过渡探针4通过数控移相器9与收发单刀双掷开关A10连接，左侧射频绝缘子1伸入射频芯片集成腔体3内，位于其内部的微带波导过渡探针4与收发单刀双掷开关B11连接，收发单刀双掷开关A10与收发单刀双掷开关B11之间分别连接由两个低噪声放大器组12成的接收支路和由驱动放大器13和功率放大器14组成的发射支路，发射支路与接收支路之间由金属腔体壁分腔隔离；射频芯片偏置电路通过线缆连接控制电路，射频芯片偏置电路及控制电路15布置于射频芯片腔的背面。对发射支路和接收支路的射频芯片的供电进行电源脉冲调制，收发电源调制作用于在低噪声放大器与功率放大器14，射频输出功率量级覆盖W级或W级以下；具备数控移相功能；具备收发支路快速切换功能，具备上电时序保护的功能。
所述的射频芯片的载体采用0.127mm、介电常数2.2的软基材17微带线介质板，软基材17通过导电胶粘接到铝腔体表面。绝缘子与腔体之间采用导电胶进行密封，腔体材料采用LY-12硬铝材料。射频芯片偏置电路及控制电路15的互联采用漆包线或细导电线缆进行连接。
射频输出功率量级覆盖W瓦级或W瓦级以下、工作频段覆盖整个Ka频段，通过类似方式进行Ka全频段拓展。标准波导过渡到微带的总厚度介于4.7mm～5.0mm之间。
所述的减高过渡波导腔体A5和减高过渡波导腔体B6与盖板之间采用导电胶进行粘接封焊。毫米波超薄TR组件通过减小与工作频率匹配的标准波导的窄边长度，使之成为异形波导，并结合匹配的微带过渡探针过渡，实现微带到异形波导的信号传输；对异形波导与微带过渡的匹配短路面16进行90°折弯，短路面16的等效长度可微调，与工作频率相匹配。实现波导与射频工作频率对应的等效长度，从而使波导接口类TR组件总厚度变薄，实现射频输出功率W级或W级以下毫米波超薄TR组件的集成，以满足毫米波频段相控阵组阵使用的应用。
射频芯片偏置电路通过漆包线或细导电线缆连接控制电路，射频芯片偏置电路及控制电路15布置于射频芯片腔的背面；射频芯片偏置电路及控制电路15采用厚度为0.127mm、介电常数为的软基材17作为载体；射频芯片偏置电路及控制电路15与射频芯片有通孔，并用漆包线进行芯片与供电的连接；加电及控制接口采用微矩形连接器或绝缘子。组件的总厚度介于4.7mm-5.0mm之间，通过阶梯过渡段完成与工作频率对应的标准波导到减高波导的变换。
Claims (5)
1.毫米波超薄TR组件，包括一个由左侧射频绝缘子（1）、右侧射频绝缘子（2）和金属壁组成的射频芯片集成腔体（3），其特征在于：左侧射频绝缘子（1）和右侧射频绝缘子（2）内设有微带波导过渡探针（4），左侧射频绝缘子（1）和右侧射频绝缘子（2）的外侧分别设有减高过渡波导腔体A（5）和减高过渡波导腔体B（6），减高过渡波导腔体A（5）和减高过渡波导腔体B（6）的外端部分别设有阶梯过渡段A（7）和阶梯过渡段B（8），右侧射频绝缘子（2）伸入射频芯片集成腔体（3）内，位于其内部的微带波导过渡探针（4）通过数控移相器（9）与收发单刀双掷开关A（10）连接，左侧射频绝缘子（1）伸入射频芯片集成腔体（3）内，位于其内部的微带波导过渡探针（4）与收发单刀双掷开关B（11）连接，收发单刀双掷开关A（10）与收发单刀双掷开关B（11）之间分别连接由两个低噪声放大器组（12）成的接收支路和由驱动放大器（13）和功率放大器（14）组成的发射支路，发射支路与接收支路之间由金属腔体壁分腔隔离；射频芯片偏置电路通过线缆连接控制电路，射频芯片偏置电路及控制电路（15）布置于射频芯片腔的背面。
2.根据权利要求1所述的毫米波超薄TR组件，其特征在于：所述的射频芯片的载体采用0.127mm、介电常数2.2的软基材（17）微带线介质板，软基材（17）通过导电胶粘接到铝腔体表面。
3.根据权利要求1所述的毫米波超薄TR组件，其特征在于：标准波导过渡到微带的总厚度介于4.7mm-5.0mm之间。
4.根据权利要求1所述的毫米波超薄TR组件，其特征在于：所述的减高过渡波导腔体A（5）和减高过渡波导腔体B（6）与盖板之间采用导电胶进行粘接封焊。
5.根据权利要求1所述的毫米波超薄TR组件，其特征在于：所述的异形波导与微带过渡的匹配短路面（16）具有90°折弯。
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