CN205067732U - 叠层式收发组件 - Google Patents

Abstract

一种叠层式收发组件，包括一第一基板，其底侧凹设有一第一腔体；一第二基板，叠置在该第一基板的下方，其顶侧凹设有一第二腔体；一电路结构，集成在该第一基板与该第二基板上，该电路结构包括有设置在该第一腔体的一第一有源电路、设置在该第二腔体的一第二有源电路以及一垂直互连结构，该垂直互连结构设置在该第二基板与该第一基板之间，用于实现该电路结构的板间互联；一第一微波端口，与该电路结构相连，装设在该第一基板上；以及一第二微波端口，与该电路结构连接，装设在该第二基板上。本实用新型有利于小型化和轻量化。

Description

叠层式收发组件

技术领域

本实用新型涉及高频信号处理设备，特别是与射频、毫米波信号的传输有关。

背景技术

T/R（收发）组件是有源相控阵雷达的组成单元。随着微波电路技术的发展，特别是场效应管的出现使得人们可以在接收通道上实现低噪声接收放大而在发射通道上实现高输出功率，T/R组件的性能和可靠性得到了很大的提高，并且可以实现大批量的生产。但是相控阵雷达的小型化与轻量化受限于单个T/R组件的体积与重量，致力于减小单个组件体积与重量的研究一直在进行。

按组装方式进行划分,二维有源相控阵天线TR组件可分为砖块式和瓦片式两种结构。近年来,砖块式结构在有源阵列中得到广泛应用,因为其技术成熟度高,电路设计及组装容易实现。但其子阵集成度低、纵向尺寸大,不利于共形；并且，散热路径长，难以实现大型阵列应用并保证T/R组件长期可靠工作。而瓦片式T/R组件技术难度大，单元尺寸更小，必须采用HDI(高密度集成)技术和小型化、高性能高可靠射频垂直互联。但是，瓦片式T/R组件可以采用整体液冷散热，具有优良的散热能力，子阵集成度高，在降低T/R组件成本、减小体积尺寸、减轻设备重量方面具有优势，易于实现大规模阵列。随着集成化程度的逐步提高，采用HMIC(混合微波集成电路)实现的瓦片式T/R组件有望在现有小型化砖式T/R组件基础上体积减小20%~80%。由于z向尺寸大幅缩减,热路径缩短,散热效率也相应提高,具有更高可靠性。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提出一种叠层式收发组件，有利于小型化和轻量化。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案包括：提供一种叠层式收发组件，包括：

一第一基板，其底侧凹设有一第一腔体；

一第二基板，叠置在该第一基板的下方，其顶侧凹设有一第二腔体；

一电路结构，集成在该第一基板与该第二基板上，该电路结构包括有设置在该第一腔体的一第一有源电路、设置在该第二腔体的一第二有源电路以及一垂直互连结构，该垂直互连结构设置在该第二基板与该第一基板之间，用于实现该电路结构的板间互联；

一第一微波端口，与该电路结构相连，装设在该第一基板上；以及

一第二微波端口，与该电路结构连接，装设在该第二基板上。

在一些实施例中，该第一有源电路和第二有源电路是通过粘片技术集成在该第一腔体与第二腔体内的，并通过金丝键合实现与该电路结构的其他部分的连接。

在一些实施例中，该电路结构具有多个通道，对应于每个通道，该第一有源电路包括有一第一收发控制开关和受控于该第一收发控制开关的两个放大器及与这两个放大器级联的两个衰减器，该第二有源电路包括有一第二收发控制开关和受控于该第二收发控制开关的两个放大器及与这两个放大器级联的两个移相器；其中，这两个移相器是通过该垂直互连结构与这两个衰减器分别相连的。

在一些实施例中，该电路结构还包括有一电源控制电路，其划分为设置在该第一腔体内的一第一部分和设置在该第二腔体内的一第二部分，该第二部分是通过该垂直互连结构与该第一部分相连的。

在一些实施例中，该电路结构还包括有一功率合成网络，其内埋于该第二基板，并通过内部的过孔转换结构实现与该电路结构的其他部分的连接。

在一些实施例中，该功率合成网络为分布式Wilkinson功分器。

在一些实施例中，该第一有源电路和第二有源电路均是由砷化镓芯片构成的。

在一些实施例中，该垂直互连结构是由BGA球、内埋在该第一基板的一第一匹配结构以及内埋在该第二基板的一第二匹配结构构成的。

在一些实施例中，该第一微波端口和/或该第二微波端口为SMP连接器。

在一些实施例中，该第一基板和该第二基板均为低温烧结陶瓷材质。

与现有技术相比，本实用新型的叠层式收发组件，通过采用巧妙地采用两块基板，进而将电路结构分布在这两个基板，尤其是将有源电路分布到这两个基板上的两个腔体中，并通过垂直互连结构实现电路结构的板间连接，有利于小型化和轻量化。

附图说明

图1是本实用新型的叠层式收发组件的电原理框图。

图2是本实用新型的叠层式收发组件中单个通道的电原理框图。

图3是本实用新型的叠层式收发组件的结构示意。

图4是本实用新型的叠层式收发组件中垂直互联结构的结构示意。

其中，附图标记说明如下：1第一有源电路2垂直互联结构3第二有源电路4电源控制电路5功率合成网络6第一微波端口7第二微波端口8第一基板9第二基板10电路结构11第一收发控制开关12低噪声放大器13衰减器14功率放大器15衰减器21、22垂直互联子结构27第一匹配结构28第二匹配结构29BGA球271第一带状线272第一微带线281第二带状线282第二微带线31第二收发控制开关32驱动放大器33移相器34驱动放大器35移相器41、43电源控制子电路89第一腔体99第二腔体。

具体实施方式

为了详细说明本实用新型的构造及特点所在，兹举以下较佳实施例并配合附图说明如下。

参见图1至图4，图1是本实用新型的叠层式收发组件的电原理框图。图2是本实用新型的叠层式收发组件中单个通道的电原理框图。图3是本实用新型的叠层式收发组件的结构示意。图4是本实用新型的叠层式收发组件中垂直互联结构的结构示意。本实用新型提出一种叠层式收发组件，其为一单片微波集成电路，大致包括：一第一基板8，与该第一基板8结合的一第二基板9，集成在该第一基板8与该第二基板9上的一电路结构10，装设在该第一基板8上并与该电路结构10电连接的一第一微波端口6以及装设在该第二基板9上并与该电路结构10电连接的一第二微波端口7。

该第一基板8为LTCC（低温烧结陶瓷）材质。其底侧凹设有一第一腔体89。该第一基板8上设有第一带状线271和第一微带线272。

该第二基板9为LTCC材质。其叠置在该第一基板8的下方，其顶侧凹设有一第二腔体99。该第二基板9上设有第二带状线281和第二微带线282。

该电路结构10包括有设置在该第一腔体89的一第一有源电路1，设置在该第二腔体99的一第二有源电路3，一垂直互连结构2，一电源控制电路4，以及一功率合成网络5。其中，该第一有源电路1与该第一微波端口6相连，该功率合成网络5与该第二微波端口7相连。

该电路结构10具有多个通道b1、b2、b3…bN，对应于每个通道，该第一有源电路1包括有一第一收发控制开关11和受控于该第一收发控制开关11的低噪声放大器12和功率放大器14及与这两个放大器12、14级联的两个衰减器13、15；该第二有源电路3包括有一第二收发控制开关31和与受控于该第二收发控制开关31的两个驱动放大器32、34及与这两个驱动放大器32、34级联的两个移相器33、35；其中，这两个移相器33、35是通过该垂直互连结构的两个子结构21、22与这两个衰减器13、15分别相连的。在本实施例中，衰减器13、15为数控衰减器。

该电路结构10的功能包括：接收低噪声放大及发射功率放大，以开关实现收发切换，并且对接收和发射的信号进行放大、移相等处理。该电路结构10的工作原理大致包括：接收状态、从天线单元经由第一微波端口6进来的射频信号，通过低噪声放大器12后，进入衰减器13、移相器33和驱动放大器32，再通过功率合成网络5实现的合路器将功率合成后，经由第二微波端口7接收进来；发射状态、经由第二微波端口7进来的微波输入信号，通过功率合成网络5实现的功分器将功率等分后，通过驱动放大器34后，进入移相器35和衰减器15，再经过功率放大器14，经由第一微波端口6从天线单元发射出去。在本实施例中，低噪声放大器12，移相器33、35，衰减器13、15、功率放大器14以及驱动放大器32、34等均是采用MMIC芯片实现的。较佳地，这些MMIC芯片为砷化镓裸芯片。

在本实施例中，该第一有源电路1是通过粘片技术集成在该第一腔体89内的，并通过金丝键合实现与该电路结构10的其他部分的连接。同样，该第二有源电路3是通过粘片技术集成在该第二腔体99内的，并通过金丝键合实现与该电路结构10的其他部分的连接。

该垂直互连结构2设置在该第二基板9与该第一基板8之间用于实现该电路结构10的板间互联的。其是由BGA球29、内埋在该第一基板8的一第一匹配结构27以及内埋在该第二基板9的一第二匹配结构28构成的。对于微波信号的板间连接而言，第一匹配结构27由该第一带状线271构成，第二匹配结构28由该第二带状线281构成。对于电能和控制信号等非微波信号的板间连接而言，第一匹配结构27和第二匹配结构28不受限于上述的带状线的结构形式。

该电源控制电路4实现的是收发分时供电，负压控制正压。其划分为设置在该第一腔体89内的一第一部分41和设置在该第二腔体99内的一第二部分43。该第二部分43是通过该垂直互连结构3与该第一部分41相连的。在本实施例中，该第一部分41是通过粘片技术集成在该第一腔体89内的，并通过金丝键合实现与该电路结构10的其他部分的连接。同样，该第二部分43是通过粘片技术集成在该第二腔体99内的，并通过金丝键合实现与该电路结构10的其他部分的连接。

该功率合成网络5内埋于该第二基板9，并通过内部的过孔转换结构实现与该电路结构10的其他部分的连接。在本实施例中，该功率合成网络5为分布式Wilkinson功分器。

该第一微波端口6为SMP连接器，其装设在该第一基板8的顶侧。

该第二微波端口7为SMP连接器，其装设在该第二基板9的顶侧。

与现有技术相比，本实用新型的叠层式收发组件，通过采用巧妙地采用两块基板8、9，进而将电路结构10分布在这两个基板8、9，尤其是将有源电路1、3分布到这两个基板8、9上的两个腔体89、99中，并通过垂直互连结构2实现电路结构10的板间连接，有利于小型化和轻量化。同时，LTCC具有良好的高频特性，介电损耗低，导热性好，并且与MMIC芯片（例如：有源电路1、3）的CTE（热膨胀系数）相匹配，因此适合用作收发组件中的电路基板。另外，LTCC还可代替金属作为组件的外壳，实现一体化封装，获得一致的CTE，并且实现轻量化。

也就是说，本实用新型的叠层式收发组件的特点包括：集成度高，体积小，重量轻；热路径短，散热效率高，可靠性高；射频接口简单，并且集成了电源控制电路，直流供电，方便系统内部集成。

以上，仅为本实用新型之较佳实施例，意在进一步说明本实用新型，而非对其进行限定。凡根据上述之文字和附图所公开的内容进行的简单的替换，都在本专利的权利保护范围之列。

Claims (10)

1.一种叠层式收发组件，其特征在于，包括：

一第一基板，其底侧凹设有一第一腔体；

一第二基板，叠置在该第一基板的下方，其顶侧凹设有一第二腔体；

一电路结构，集成在该第一基板与该第二基板上，该电路结构包括有设置在该第一腔体的一第一有源电路、设置在该第二腔体的一第二有源电路以及一垂直互连结构，该垂直互连结构设置在该第二基板与该第一基板之间，用于实现该电路结构的板间互联；

一第一微波端口，与该电路结构相连，装设在该第一基板上；以及

一第二微波端口，与该电路结构连接，装设在该第二基板上。

2.根据权利要求1所述的叠层式收发组件，其特征在于：该第一有源电路和第二有源电路是通过粘片技术集成在该第一腔体与第二腔体内的，并通过金丝键合实现与该电路结构的其他部分的连接。

3.根据权利要求1所述的叠层式收发组件，其特征在于：该电路结构具有多个通道，对应于每个通道，该第一有源电路包括有一第一收发控制开关和受控于该第一收发控制开关的两个放大器及与这两个放大器级联的两个衰减器，该第二有源电路包括有一第二收发控制开关和受控于该第二收发控制开关的两个放大器及与这两个放大器级联的两个移相器；其中，这两个移相器是通过该垂直互连结构与这两个衰减器分别相连的。

4.根据权利要求1所述的叠层式收发组件，其特征在于：该电路结构还包括有一电源控制电路，其划分为设置在该第一腔体内的一第一部分和设置在该第二腔体内的一第二部分，该第二部分是通过该垂直互连结构与该第一部分相连的。

5.根据权利要求1所述的叠层式收发组件，其特征在于：该电路结构还包括有一功率合成网络，其内埋于该第二基板，并通过内部的过孔转换结构实现与该电路结构的其他部分的连接。

6.根据权利要求5所述的叠层式收发组件，其特征在于：该功率合成网络为分布式Wilkinson功分器。

7.根据权利要求1所述的叠层式收发组件，其特征在于：该第一有源电路和第二有源电路均是由砷化镓芯片构成的。

8.根据权利要求1所述的叠层式收发组件，其特征在于：该垂直互连结构是由BGA球、内埋在该第一基板的一第一匹配结构以及内埋在该第二基板的一第二匹配结构构成的。

9.根据权利要求1所述的叠层式收发组件，其特征在于：该第一微波端口和/或该第二微波端口为SMP连接器。

10.根据权利要求1至9任一项所述的叠层式收发组件，其特征在于：该第一基板和该第二基板均为低温烧结陶瓷材质。