CN211959206U - 高密度集成多波束瓦片式组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高密度集成多波束瓦片式组件，属于天线技术领域，包括印制转接板和多通道多波束功能模块芯片；多通道多波束功能模块芯片中，信号放大功能层用于对组件通信信息进行幅度放大，模拟移相衰减层对组件通信信息的相位变化和幅度衰减；印制转接板中，多波束合成网络用于对该网络连接的射频通道信号进行分路或合路；波束控制电路用于根据系统指令对多波束组件中每一通道幅度及相位发送控制信号，实现组件每一通道幅度和相位变化。本实用新型提供的高密度集成多波束瓦片式组件能实现多通道多波束功能要求，实现多波束TR组件小型化、低剖面、设计简单化和高度集成化，可根据实际需求调整TR组件规模，满足系统尺寸、重量和通用性需求。

Description

高密度集成多波束瓦片式组件

技术领域

本实用新型属于天线技术领域，更具体地说，是涉及一种高密度集成多波束瓦片式组件。

背景技术

有源相控阵天线的收发组件(TR组件)位于天线和信号合成/分解网络之间，其主要功能是根据外部控制信号对微波信号进行放大、移相和衰减，是有源相控阵天线系统的核心。在多波束相控阵天线系统中，TR组件需要为每个波束信号配备独立的幅相调制和馈电单元，当波束信号数量越多时，则需要的幅相控制器件、馈电网络也越多，同时TR组件与外部部件互联的射频接口、控制接口和供电接口也越多。因此，传统的多波束相控阵天线的设计复杂、可扩展性低，而且体积重量大、装配难度高、成本高，给实际应用造成了不少障碍，很大程度上限制了多波束相控阵的广泛应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高密度集成多波束瓦片式组件，旨在解决现有技术中存在的多波束相控阵的TR组件集成度不高、体积重量大、装配难度高且应用成本高的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种高密度集成多波束瓦片式组件，包括：

印制转接板；以及

多通道多波束功能模块芯片，设有多个，多个所述多通道多波束功能模块芯片表贴于所述印制转接板上；

所述多通道多波束功能模块芯片包括：

信号放大功能层，与所述印制转接板电气连接，并用于对组件通信信息进行幅度放大；

模拟移相衰减层，用于组件通信信息相位变化和幅度衰减；以及

衔接层，设于所述信号放大功能层和所述模拟移相衰减层之间，并分别与所述信号放大功能层和所述模拟移相衰减层电气连接，用于所述信号放大功能层和所述模拟移相衰减层之间的信号传输、供电与控制；

所述印制转接板包括：

基板；

多波束合成网络，设于所述基板上，包括多个相互独立的波束网络，每个波束网络分别与所述信号放大功能层电气连接，并用于对该网络连接的射频通道信号进行分路或合路；

波束控制电路，设于所述基板上，所述波束控制电路与所述信号放大功能层电气连接，并用于根据系统指令对多波束组件中每一通道幅度及相位发送控制信号，实现组件的每一通道幅度和相位的变化；以及

供电电路，设于所述基板上，用于供电衔接。

作为本申请另一实施例，所述信号放大功能层的非芯片面上表贴有用于与所述印制转接板电气连接的焊盘。

作为本申请另一实施例，所述衔接层为方阵型焊点结构。

作为本申请另一实施例，所述信号放大功能层上焊接有第一金属屏蔽盖板，所述模拟移相衰减层上焊接有第二金属屏蔽盖板，所述信号放大功能层和所述模拟移相衰减层之间填充有低损耗密封介质。

作为本申请另一实施例，所述多波束合成网络设于所述基板内部，所述波束控制电路表贴于所述基板上，所述供电电路表贴于所述基板上。

作为本申请另一实施例，所述基板上还设有射频连接器，所述射频连接器分布于所述多通道多波束功能模块芯片外周，所述射频连接器与所述信号放大功能层电气连接，并用于与信号收发模块相连以完成所述高密度集成多波束瓦片式组件的射频信号的传入与传出。

作为本申请另一实施例，所述射频连接器呈矩形阵列状分布于所述多通道多波束功能模块芯片外周。

作为本申请另一实施例，所述射频连接器包括超小型推入式射频同轴连接器。

作为本申请另一实施例，多个所述多通道多波束功能模块芯片呈矩形阵列式的设于所述印制转接板上。

作为本申请另一实施例，所述信号放大功能层和所述模拟移相衰减层均为多层陶瓷介质基板结构。

本实用新型提供的高密度集成多波束瓦片式组件的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型高密度集成多波束瓦片式组件中的多通道多波束功能模块芯片为三维立体堆叠结构，每个多通道多波束功能模块芯片均具有对组件通信信息进行幅度放大的结构以及用于组件通信信息相位变化和幅度衰减的结构，印制转接板上设有用于对该网络连接的射频通道信号进行分路或合路的电路结构、用于实现组件的每一通道幅度和相位的变化的电路结构以及用于供电的电路结构，将该芯片表贴于印制转接板上，再配合印制转接板，使得高密度集成多波束瓦片式组件功能完整，能实现多通道多波束的功能要求，并且，可实现多波束TR组件的小型化、低剖面、设计简单化和高度集成化，由于采用表贴工艺，装配简单，可根据实际需求调整TR组件的规模，满足系统尺寸、重量和通用性的需求，使得本实用新型高密度集成多波束瓦片式组件应用更加广泛。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的高密度集成多波束瓦片式组件的爆炸分解图；

图2为本实用新型实施例采用的多通道多波束功能模块芯片的爆炸分解图；

图3为本实用新型实施例采用的信号放大功能层和第一金属屏蔽盖板的装配结构爆炸图；

图4为图2中信号放大功能层的仰视结构示意图；

图5为本实用新型实施例采用的模拟移相衰减层和第二金属屏蔽盖板的装配结构爆炸图；

图6为本实用新型实施例采用的衔接层的立体结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的高密度集成多波束瓦片式组件的俯视结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的高密度集成多波束瓦片式组件的仰视结构示意图。

图中：1、印制转接板；101、基板；2、多通道多波束功能模块芯片；201、信号放大功能层；202、模拟移相衰减层；203、衔接层；3、焊盘；4、第一金属屏蔽盖板；5、第二金属屏蔽盖板；6、射频连接器。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请一并参阅图1、图2、图7及图8，现对本实用新型提供的高密度集成多波束瓦片式组件进行说明。所述高密度集成多波束瓦片式组件，包括印制转接板1和多通道多波束功能模块芯片2；多通道多波束功能模块芯片2设有多个，多个多通道多波束功能模块芯片2表贴于印制转接板1上。

多通道多波束功能模块芯片2包括信号放大功能层201、模拟移相衰减层 202和衔接层203；信号放大功能层201与印制转接板1电气连接，并用于对组件通信信息进行幅度放大；模拟移相衰减层202用于组件通信信息相位变化和幅度衰减；衔接层203设于信号放大功能层201和模拟移相衰减层202之间，并分别与信号放大功能层201和模拟移相衰减层202电气连接，用于信号放大功能层201和模拟移相衰减层202之间的信号传输、供电与控制；

印制转接板1包括基板101、多波束合成网络、波束控制电路和供电电路；多波束合成网络设于基板101上，包括多个相互独立的波束网络，每个波束网络分别与信号放大功能层201电气连接，并用于对该网络连接的射频通道信号进行分路或合路；波束控制电路设于基板101上，波束控制电路与信号放大功能层201电气连接，并用于根据系统指令对多波束组件中每一通道幅度及相位发送控制信号，实现组件的每一通道幅度和相位的变化；供电电路设于基板101 上，用于供电衔接。

本实用新型提供的高密度集成多波束瓦片式组件，与现有技术相比，其中的多通道多波束功能模块芯片2为三维立体堆叠结构，每个多通道多波束功能模块芯片2均具有对组件通信信息进行幅度放大的结构以及用于组件通信信息相位变化和幅度衰减的结构，印制转接板1上设有用于对该网络连接的射频通道信号进行分路或合路的电路结构、用于实现组件的每一通道幅度和相位的变化的电路结构以及用于供电的电路结构，将该芯片表贴于印制转接板1上，再配合印制转接板1，使得高密度集成多波束瓦片式组件功能完整，能实现多通道多波束的功能要求，并且，可实现多波束TR组件的小型化、低剖面、设计简单化和高度集成化，由于采用表贴工艺，装配简单，可根据实际需求调整TR 组件的规模，满足系统尺寸、重量和通用性的需求，使得本实用新型高密度集成多波束瓦片式组件应用更加广泛。

具体地，本实施方式中的多通道多波束功能模块芯片2可为四通道多波束功能的表贴模块芯片。

具体地，供电电路用作组件与外部系统供电之间的衔接部分，即与系统电源和组件内部芯片供电端连接，给组件内部芯片提供符合要求的电压和电流。

具体地，波束控制电路分别与系统的播控电路和多通道多波束功能模块芯片2中的射频通道幅相芯片控制端电气连接。

作为本实用新型提供的高密度集成多波束瓦片式组件的一种具体实施方式，请参阅图2及图4，信号放大功能层201的非芯片面上表贴有用于与印制转接板1电气连接的焊盘3。焊盘3是多通道多波束功能模块芯片2的电路引出端，通过焊盘3将多通道多波束功能模块芯片2整体焊接于印制转接板1上，实现模块芯片的表贴，使得芯片的装配简单便捷，装配结构占用空间小，提高装配效率，有利于组件整体的小型化和简单化。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图2及图6，衔接层 203为方阵型焊点结构。通过方阵型焊点工艺实现信号放大功能层201和模拟移相衰减层202的电气连接，实现了多通道多波束功能模块芯片2的SIP形式的三维立体堆叠，使多通道多波束功能模块芯片2体积大幅缩小，在一个印制转接板1上能够设置更多的多通道多波束功能模块芯片2，有利于进一步提高组件整体的集成度，进而有利于组件整体进一步小型化。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，参阅图2、图3及图5，信号放大功能层201上焊接有第一金属屏蔽盖板4，模拟移相衰减层202上焊接有第二金属屏蔽盖板5，信号放大功能层201和模拟移相衰减层202之间填充有低损耗密封介质。信号放大功能层201上设有凹陷结构，芯片原件设于凹陷结构内，第一金属屏蔽盖板4用于实现该芯片结构的屏蔽；模拟移相衰减层202 设有凹陷结构，芯片原件设于凹陷结构内，第二金属屏蔽盖板5用于实现该芯片结构的屏蔽。上述的金属盖板结构占用空间小，屏蔽效果好，在配合低损耗密封介质，构成气密性封装结构，保证气密性，使得使用性能稳定可靠。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，为充分利用基板空间，集成度，简化组装工艺，多波束合成网络设于基板101内部，波束控制电路表贴于基板101上，供电电路表贴于基板101上。

具体地，波束控制电路表贴于基板101背面，即图8所示的面。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图7，为实现组件与其他模块的连接，并充分利用印制转接板1上的空间，基板101上还设有射频连接器6，射频连接器6分布于多通道多波束功能模块芯片2外周，射频连接器6与信号放大功能层201电气连接，并用于与信号收发模块(例如天线)相连以完成所述高密度集成多波束瓦片式组件的射频信号的传入与传出。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图7，射频连接器6 呈矩形阵列状分布于多通道多波束功能模块芯片2外周，有利于提高组件设计的灵活性和可扩展性。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，射频连接器6包括超小型推入式射频同轴连接器(SMP连接器)。其体积小、重量轻、频带宽、链接可靠，有利于组件的小型化、高集成度设计。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1及图7，多个多通道多波束功能模块芯片2呈矩形阵列式的设于印制转接板1上，有利于组件的扩展。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，波束控制电路包括现场可编程门阵列芯片(FPGA芯片)、存储芯片以及晶振和稳压芯片。其中，现场可编程门阵列芯片与存储芯片、晶振以及稳压芯片进行电气互连，稳压芯片为现场可编程门阵列芯片提供工作电压，晶振为现场可编程门阵列芯片提供时钟参考，存储芯片为现场可编程门阵列芯片提供数据存贮。现场可编程门阵列芯片同时又与多通道多波束功能模块芯片进行电气连接，用于发送系统的对波束控制的每一通道幅度和相位控制命令。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，信号放大功能层201和模拟移相衰减层202均为多层陶瓷介质基板结构。多层陶瓷介质基板结构使得多通道多波束功能模块芯片2能够集成多个放大器、模拟幅相多通道芯片，为了提高集成密度，应用多层陶瓷基板结构，将芯片进行立体封装的电路设计，实现芯片之间高隔离设计。

本实用新型的高密度集成多波束瓦片式组件可以广泛应用于微波毫米波相控阵卫星通信领域，具有非常广泛的应用价值和适用性技术效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.高密度集成多波束瓦片式组件，其特征在于，包括：

印制转接板；以及

多通道多波束功能模块芯片，设有多个，多个所述多通道多波束功能模块芯片表贴于所述印制转接板上；

所述多通道多波束功能模块芯片包括：

信号放大功能层，与所述印制转接板电气连接，并用于对组件通信信息进行幅度放大；

模拟移相衰减层，用于组件通信信息相位变化和幅度衰减；以及

衔接层，设于所述信号放大功能层和所述模拟移相衰减层之间，并分别与所述信号放大功能层和所述模拟移相衰减层电气连接，用于所述信号放大功能层和所述模拟移相衰减层之间的信号传输、供电与控制；

所述印制转接板包括：

基板；

多波束合成网络，设于所述基板上，包括多个相互独立的波束网络，每个波束网络分别与所述信号放大功能层电气连接，并用于对该网络连接的射频通道信号进行分路或合路；

波束控制电路，设于所述基板上，所述波束控制电路与所述信号放大功能层电气连接，并用于根据系统指令对多波束组件中每一通道幅度及相位发送控制信号，实现组件的每一通道幅度和相位的变化；以及

供电电路，设于所述基板上，用于供电衔接。

2.如权利要求1所述的高密度集成多波束瓦片式组件，其特征在于，所述信号放大功能层的非芯片面上表贴有用于与所述印制转接板电气连接的焊盘。

3.如权利要求1所述的高密度集成多波束瓦片式组件，其特征在于，所述衔接层为方阵型焊点结构。

4.如权利要求3所述的高密度集成多波束瓦片式组件，其特征在于，所述信号放大功能层上焊接有第一金属屏蔽盖板，所述模拟移相衰减层上焊接有第二金属屏蔽盖板，所述信号放大功能层和所述模拟移相衰减层之间填充有低损耗密封介质。

5.如权利要求1所述的高密度集成多波束瓦片式组件，其特征在于，所述多波束合成网络设于所述基板内部，所述波束控制电路表贴于所述基板上，所述供电电路表贴于所述基板上。

6.如权利要求1所述的高密度集成多波束瓦片式组件，其特征在于，所述基板上还设有射频连接器，所述射频连接器分布于所述多通道多波束功能模块芯片外周，所述射频连接器与所述信号放大功能层电气连接，并用于与信号收发模块相连以完成所述高密度集成多波束瓦片式组件的射频信号的传入与传出。

7.如权利要求6所述的高密度集成多波束瓦片式组件，其特征在于，所述射频连接器呈矩形阵列状分布于所述多通道多波束功能模块芯片外周。

8.如权利要求6所述的高密度集成多波束瓦片式组件，其特征在于，所述射频连接器包括超小型推入式射频同轴连接器。

9.如权利要求1-8中任意一项所述的高密度集成多波束瓦片式组件，其特征在于，多个所述多通道多波束功能模块芯片呈矩形阵列式的设于所述印制转接板上。

10.如权利要求1-8中任意一项所述的高密度集成多波束瓦片式组件，其特征在于，所述信号放大功能层和所述模拟移相衰减层均为多层陶瓷介质基板结构。

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