NL1026104C2 - Multi-layer PWB radiant circuit and phase-controlled antenna system in which it is used. - Google Patents
Multi-layer PWB radiant circuit and phase-controlled antenna system in which it is used. Download PDFInfo
- Publication number
- NL1026104C2 NL1026104C2 NL1026104A NL1026104A NL1026104C2 NL 1026104 C2 NL1026104 C2 NL 1026104C2 NL 1026104 A NL1026104 A NL 1026104A NL 1026104 A NL1026104 A NL 1026104A NL 1026104 C2 NL1026104 C2 NL 1026104C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- layer
- pwb
- radiator
- radiating circuit
- circuit according
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
- H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
- H01Q21/065—Patch antenna array
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/0006—Particular feeding systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/0006—Particular feeding systems
- H01Q21/0025—Modular arrays
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
Description
Meerlaagse PWB stralende schakeling en fasegestuurd antennestelsel waarin deze wordt toegepastMulti-layer PWB radiant circuit and phase-controlled antenna system in which it is used
Deze uitvinding heeft betrekking op een meerlaagse PWB (Printed 5 Wiring Board, prentpaneel) stralende schakeling. Met name heeft de uitvinding betrekking op fasegestuurde antennestelsels die op een dergelijke technologie zijn gebaseerd.This invention relates to a multi-layer PWB (Printed 5 Wiring Board, print panel) radiating circuit. In particular, the invention relates to phase-controlled antenna systems based on such a technology.
De veelheid aan functionaliteiten van APAR (Acttve Phased Array 10 Radar, actieve fasegestuurde radar-) antennes zijn op dit moment moeilijk te realiseren binnen een gegeven klein volume en een beperkt acceptabel gewicht onder handhaving van hoge prestaties en grote betrouwbaarheid tegen aanvaardbare kosten, met name bij hoge werkfrequenties (> 10 6Hz). Deze antennes moeten nog compacter worden vanwege zich aandienende 15 eisen voor bijvoorbeeld planaire en verzonken stelsels.The multitude of functionalities of APAR (Acttve Phased Array 10 Radar, active phase-controlled radar) antennas are currently difficult to implement within a given small volume and limited acceptable weight while maintaining high performance and high reliability at acceptable costs, in particular at high operating frequencies (> 10 6Hz). These antennas have to become even more compact because of the requirements that are present for, for example, planar and sunken systems.
APAR antennes worden meestal gekenmerkt door een grote verscheidenheid aan materialen. Een groot aantal op zichzelf staande, apart gefabriceerde stralers (bijvoorbeeld gotfgeleiders of Vivaldl-type stralers) 20 moet worden samengesteld uit afzonderlijke delen waarbij nauwe assemblagetoleranties vereist zijn en vele complexe koppelingen en verbindingen moeten worden aangebracht Dientengevolge zijn de produetie-en assembiagekosten hoog en zijn de mogelijkheden voor verdergaande miniaturisatie beperkt 25APAR antennas are usually characterized by a wide variety of materials. A large number of stand-alone, separately fabricated radiators (for example gotf conductors or Vivaldl-type radiators) must be assembled from separate parts where tight assembly tolerances are required and many complex couplings and connections must be made. Consequently, the production and assembly costs are high and are high the possibilities for further miniaturization are limited 25
Traditioneel worden uiteenlopende fabricage- en assemblagetechnoiogieën toegepast, bij voorbeeld voor stralers, voedingsdrcuits en doorverbindingen.Traditionally, various manufacturing and assembly technologies are used, for example for heaters, power supplies and through-connections.
3© Octrooiaanvraag EP 1 071 161 heeft betrekking op een dergelijke antenne. De stralerconstructie bestaat uit een stapel schijven of patches, omvattende een lagere actieve straier op een “dieleetrie puck” (diiiektrisch vulstuk), gevoed door een stel °probes° (naaidachtige voedlngslijnen, In principe een aantal "via^verbindingen) en een secundaire straier, 35 gescheiden van de actieve straier door diëlektrisch materiaal. De antenne !§ 1026104 \ daardoor niet geoptimaliseerd en heeft de bovenvermelde in de techniek bekende nadelen.3 © Patent application EP 1 071 161 relates to such an antenna. The radiator construction consists of a stack of disks or patches, comprising a lower active straier on a "dieleetry puck" (diometric filler), fed by a set of "probes" (sew-like feeding lines, in principle a number of "via" connections) and a secondary straier Separated from the active straier by dielectric material, the antenna is therefore not optimized and has the aforementioned disadvantages known in the art.
Bovendien moeten bij deze antenne de dielectrfc pucks die de s lagere actieve stralers bevatten elk geplaatst worden in een omringende uitsparing gevormd in een bovenliggende diëlektrische laag van een ander materiaal. Dit is een tamelijk gecompliceerde constructie die aan strenge foleraniievoorwaarden onderworpen assemblagestappen vereist 10 Een modem X-band antennestelsel voor redartoepassingen kan een samenstel zijn van duizenden separaat gefabriceerde deelsamenstellingen, die elk bijvoorbeeld een straler omvatten en een aantal impedantie-aanpassingscomponenten, een connectorsamenstel, enz. Elk deel moet gefabriceerd en geassembleerd worden, hetgeen een aanzienlijke 1 § inspanning en grote nauwgezetheid vergt. Het zal duidelijk zijn dat de hiermee gemoeide kosten hoog zijn. Een radarsysteem van dit type kan bijvoorbeeld beduidend meer dan 3000 T/R (Transmit/Receive, zend» /ontvang-) modulekanalen per antennestelsel omvatten.Moreover, with this antenna, the dielectric pucks containing the lower active emitters must each be placed in a surrounding recess formed in an upper dielectric layer of a different material. This is a rather complicated construction that requires assembly steps subject to strict torture conditions. A modem X-band antenna system for redart applications can be an assembly of thousands of separately fabricated sub-assemblies, each comprising, for example, a radiator and a number of impedance adjustment components, a connector assembly, etc. Each part must be manufactured and assembled, which requires a considerable effort and great precision. It will be clear that the costs involved are high. For example, a radar system of this type can include significantly more than 3000 T / R (Transmit / Receive) module channels per antenna system.
20 Deze uitvinding elimineert de bovengenoemde nadelen door een PWB stralende eenheid te gebruiken die, ten minste In de benutting van het beschikbare volume, in hoge mate is geoptimaliseerd, door de mogelijkheid te scheppen dat ten minste enkele stralers niet uitgelijnd hoeven te zijn op hun respectieve Ingangs-/uitgangsconnectoren. De verkregen 25 systeemconstructie is daardoor minder complex en vereist minder stringente assemblagetoleranties.This invention eliminates the aforementioned disadvantages by using a PWB radiating unit which, at least in the utilization of the available volume, is highly optimized, by creating the possibility that at least some emitters do not have to be aligned with their respective Input / output connectors. The resulting system construction is therefore less complex and requires less stringent assembly tolerances.
Een doel van deze uitvinding is een meeriaagse PWB strelende schakeling, omvattende: 30 - een RF (Radio Frequency, hoogfrequente) voedingslaag met de voedingsdrcu'rts; en - een aan het eerste vlak van de RF voedingslaag gekoppelde straleriaag, welke straleriaag een stelsel van stralerelementen (bijvoorbeeld microstrip "patch” stralerelementen) omvat, 1026104 3 - ingangs-Mgangsconnectoren voor het aansluiten van T/R modules op de corresponderende stralerelementen, en - een offset-laag voor het corrigeren van de positleverschuiving tengevolge van een niet-uitgelijnd zijn van een straler met de corresponderende Ingange- 5 /uitgangsconnector, welke offset-laag rechtstreeks of indirect gekoppeld is aan het tweede vlak van de RF voedingslaag.An object of this invention is a multi-layer PWB beam circuit, comprising: - an RF (Radio Frequency, high-frequency) power supply layer with the power supplies; and - a radiator layer coupled to the first face of the RF feed layer, which radiator layer comprises a system of radiator elements (e.g. microstrip "patch" radiator elements), 1026104 3 input Mgang connectors for connecting T / R modules to the corresponding radiator elements, and - an offset layer for correcting the position shift due to non-alignment of a radiator with the corresponding Ingange / output connector, which offset layer is directly or indirectly coupled to the second plane of the RF supply layer.
Een ander doei van de uitvinding is een fasegestuurd antennestelsel dat de bovenbeschreven meeriaagse PWB stralende 10 schakeling omvat en ten minste één T/R module, die aangesloten is op de met het te activeren stralerelement corresponderende ingangs-/ultgangsconnector.Another object of the invention is a phase-controlled antenna system which comprises the above-described multi-layer PWB radiating circuit and at least one T / R module connected to the input / output connector corresponding to the radiator element to be activated.
Verdere kenmerken en gunstige eigenschappen van de uitvinding 16 zullen duidelijk worden uit de volgende beschrijving van voorbeelden van uitvoeringsvormen van de uitvinding, aan de hand van afbeeldingen, die voor de uitvinding essentiële bijzonderheden laten zien, en uit de conclusies. De afzonderlijk® eigenschappen kunnen apart, allemaal of in elke gewenste combinatie worden gerealiseerd in een van de mogelijke uitvoeringsvormen 20 van de uitvinding.Further features and advantageous features of the invention 16 will become apparent from the following description of examples of embodiments of the invention, with reference to the illustrations showing specific features of the invention, and from the claims. The separate® properties can be realized separately, all or in any desired combination in one of the possible embodiments of the invention.
- Afbeelding 1, impressie van een deel van een PWB stralende schakeling volgens de uitvinding, - Afbeelding 2, dwarsdoorsnede door een PWB stralende 26 schakeling volgens de uitvinding, - Afbeelding 3, voorbeeld van een offeet-laag volgens de uitvinding, - Afbeeldingen 4a en 4b, implementatie van mn PWB strelend© schakeling volgens d® uitvinding met T/R modules; Afbeelding 4a is ©en 30 uitvergroting van een deel van Afbeelding 4b en laat de link zien tussen de T/R modules en de stralen, = Afbeelding 5, voorbeeld van een kalibretielaag volgens de uitvinding.- Figure 1, impression of a part of a PWB radiating circuit according to the invention, - Figure 2, cross section through a PWB radiating circuit according to the invention, - Figure 3, example of an off-layer according to the invention, - Figures 4a and 4b, implementation of my PWB carving © circuit according to the invention with T / R modules; Figure 4a is a magnification of a part of Figure 4b and shows the link between the T / R modules and the rays, = Figure 5, example of a calibration layer according to the invention.
1026104 41026104 4
Afbeelding 1 geeft een indruk van de gelaagde structuur (gedeeltelijk weergegeven en niet op schaal) van een antenne PWB.Figure 1 gives an impression of the layered structure (partially shown and not to scale) of an antenna PWB.
De PWB omvat diëlekfrische laminaten in een aantal door 5 kleefmiddel 19 gekoppelde stripllnes 11 =14. Elke straler kan omgeven zijn door gemetalliseerde goten 18, op de zijden waarvan een metalllsering i® aangebracht, om een “doos-0 structuur te creëren. Ook kan Sn plaat® van d® goten een patroon van dicht bijeen geplaatste gemetalliseerde gaten (blind® vla's) worden aangebracht.The PWB comprises dielectric laminates in a number of strip slits 11 = 14 coupled by adhesive 19. Each radiator can be surrounded by metallized gutters 18, on the sides of which a metal lining is applied, to create a "box-0 structure." Snplaat® of d® gutters can also be fitted with a pattern of densely placed metallized holes (blind® flaps).
1©1 ©
Afbeelding 2 toont de dwarsdoorsnede van een karakteristieke antenne PWB.Figure 2 shows the cross section of a characteristic antenna PWB.
De PWB stralende schakeling 1 integreert stralen 143, In fase 15 overeenkomende offset-schakelingen 11, voedingsciroults 13 inclusief hun respectieve microgolfdoorverbindingen, Ingebed in één meeriaagse PWB 1, en eventueel kalibratienetwerken 12.The PWB radiating circuit 1 integrates rays 143, offset circuits 11 corresponding in phase 15, feeder circuits 13 including their respective microwave passages, embedded in one multi-layer PWB 1, and optionally calibration networks 12.
Het functionele ontwerp past een tweelaagse diêlektrisch geladen 2© stripline structuur toe, waarbij het voedlngscircult is opgenomen in de stripline RF voedlngslaag 13 en een offset-schakeling in de stripline offset-laag 11. De offset-schakeling, bijvoorbeeld een in fase overeenkomende offset-schakeling, wordt gebruikt ter vermijding van een planaire offset tussen de positie van straler 143 en de bijbehorende voedingsconnector 111 aan de 25 achterzijde van de samenstelling. Voedingsconnector 111 kan een RF coaxiale ingang/uitgang zijn.The functional design employs a two-layer dielectrically charged stripline structure, wherein the feed circuit is included in the stripline RF feed layer 13 and an offset circuit in the stripline offset layer 11. The offset circuit, for example, a phase-matched offset circuitry is used to avoid a planar offset between the position of radiator 143 and the associated power supply connector 111 at the rear of the assembly. Power connector 111 may be an RF coaxial input / output.
Het geheel kan worden aangevuld met een stripline laag 12, die een testpulsdistributienetwerk omvat ten behoeve van antennekalibratie en 3© dat gebruik maakt van koppelingen voor elk kanaal, zoals weergegeven op Afbeelding 5.The whole can be supplemented with a stripline layer 12, which includes a test pulse distribution network for antenna calibration and 3 © which uses links for each channel, as shown in Figure 5.
De schakeling van de stripline RF voedlngslaag 13 is slot- (141) gekoppeld (niet-galvanisch) aan een stelsel van willekeurig gevormde 35 microstrip patch-stralers 143. De overdracht kan plaatsvinden binnen een 1026104 5 diëlektrische hotte om RF koppeling binnen de structuur te verminderen.The circuitry of the stripline RF power supply layer 13 is slot (141) coupled (non-galvanically) to a system of randomly formed microstrip patch emitters 143. The transfer can take place within a dielectric hotte to allow RF coupling within the structure. Reduce.
Straler 143 is omgeven door een geleidende "doos” 142,18 om opperviaktegoifkoppelverschijnselen te elimineren. Straler 143 zelf kan bestaan uit een willekeurig gevormde patch-metallisering 142, omgeven door 5 verspaande goten 18, op de zijden waarvan een metallisering is aangebracht om de genoemde doosstmctuur te creëren. In essentie is deze doos een gemetalliseerde structuur, die eveneens gerealiseerd is door toepassing van geavanceerde PWB technologie.Spotlight 143 is surrounded by a conductive "box" 142.18 to eliminate surface poison coupling phenomena. Spotlight 143 itself may consist of a randomly formed patch metallization 142 surrounded by machined gutters 18, on the sides of which a metallization is arranged around said surface. In essence, this box is a metallized structure, which is also realized through the application of advanced PWB technology.
10 Ook kunnen de stralers 143 een verschillende 3D vorm krijgen, gebruik makend van dezelfde PWB technologie. Een straler 143 kan bijvoorbeeld opgebouwd zijn uit één of meer gestapelde patches, met of zonder de gemetalliseerde doosstructuur, bijvoorbeeld door de patches te omgeven door gemetalliseerde goten 18. De stripline RF voedingslaag 13 15 kan ook galvanisch verbonden zijn met de (onderste) patch door middel van een gemetalliseerd gat (een via). De doosstructuur kan ook dienen als een diëlektrisch geladen golfgelelderstraler en de patch-metallisering 142 kan geschikt gemaakt worden voor een iris-type apertuur.The emitters 143 can also be given a different 3D shape, using the same PWB technology. A radiator 143 may, for example, be composed of one or more stacked patches, with or without the metallized box structure, for example by surrounding the patches by metallized gutters 18. The stripline RF power supply layer 13 may also be galvanically connected to the (lower) patch by by means of a metallized hole (a via). The box structure can also serve as a dielectrically charged wave-cell radiator and the patch metallization 142 can be made suitable for an iris-type aperture.
20 De binnen laminaat 1 aanwezige meervoudige doorgaande metallieke aardlagen 18 en 20 genereren een schild met een zeer grote EMI (ElectroMagnetic Interference, elektromagnetische storing) effectiviteitThe multiple continuous metallic earth layers 18 and 20 present within laminate 1 generate a shield with a very large EMI (ElectroMagnetic Interference) effectiveness
Een optie is een verdere integratie met een radome 16 en een 2§ FSS (Frequency Selectieve Screen, frequentieselectief scherm) 161, welke laatste dient voor het reduceren van de RCS (Radar Cross-Section, radarterugstraaMak) van de antenne. |An option is a further integration with a radome 16 and a 2§ FSS (Frequency Selective Screen), the latter serving to reduce the RCS (Radar Cross-Section, radar return) of the antenna. |
De basisconfiguratie van de meerlaagse PWB stralende 30 schakeling kan dus in totaal 10 individuele diëlektrische lagen omvatten, met de mogelijkheid om specifieke lagen toe te voegen, bijvoorbeeld In hef geval dat geïntegreerd filteren wordt verlangd. De veélheid van verspaande goten (of via's) kan de mechanische stabiliteit van het laminaat ondermijnen en om dit probleem te elimineren wordt een diëlektrische hulplaag 1 S aangebraeht 35 die er voor moet zorgen dat de structurele integriteit gehandhaafd blijft tijdens | 1026104 β het hele fabricageproces. Deze hulplaag wordt later gebruikt als een afsfandsplaai voor een radome 16/FSS structuur 161.The basic configuration of the multi-layer PWB radiating circuit can thus comprise a total of 10 individual dielectric layers, with the possibility of adding specific layers, for example in the case that integrated filtering is required. The versatility of machined gutters (or vias) can undermine the mechanical stability of the laminate and to eliminate this problem a dielectric auxiliary layer 1 S is applied which must ensure that the structural integrity is maintained during | 1026104 β the entire manufacturing process. This auxiliary layer is later used as a cut-off edge for a radome 16 / FSS structure 161.
Een optionele feature kan zijn een ingebouwd RF filter dat 5 bijvoorbeeld gebruik maakt van een fotonische-bandafistandstruduur binnen een van de aanwezige stripline lagen of een aanvullende doelspecifiek® laag (niet weergegeven).An optional feature may be a built-in RF filter that uses, for example, a photonic bandafiststrual duration within one of the present stripline layers or an additional target-specific® layer (not shown).
De toegepaste meeriaagse PWB technologie is een enabling-ΐ o technologie,, waarbij met de organische, gecontroleerde diêlektrische laminaten A t/m J en patroonmetalliseringen 18 alle vereiste eigenschappen in een batch-proces gerealiseerd kunnen worden. Hierdoor kan het aantal gewoonlijk met fasegestuurde antennestelsels geassocieerde individuele onderdelen en assemblagestappen aanzienlijk verminderd worden. Ook 15 wordt hierdoor een flexibeler, compacter en in hoge mate geïntegreerd ontwerp mogelijk, dat tevens minder gevoelig is voor assemblagetoleranties. Verder faciliteert deze technologie de realisatie van een goede structurele integriteit, schaalbaarheid, geïntegreerde kalibratie, grote bandbreedte, goede scanprestaties, voortreffelijke EMI bescherming en geringe RCS.The applied multi-layer PWB technology is an enabling technology, whereby all the required properties can be achieved in a batch process with the organic, controlled dielectric laminates A through J and pattern metallizations 18. As a result, the number of individual parts and assembly steps usually associated with phase-controlled antenna systems can be considerably reduced. This also makes a more flexible, compact and highly integrated design possible, which is also less sensitive to assembly tolerances. Furthermore, this technology facilitates the realization of good structural integrity, scalability, integrated calibration, large bandwidth, good scanning performance, excellent EMI protection and low RCS.
2020
Omdat het stelsel van stralers 143 van buiten niet meer Is dan een plenaire structuur, kan het stelsel worden beschouwd als een vlakke plaat en heeft de meeriaagse PWB stralende schakeling daardoor een geringe RCS.Because the external radiator system 143 is no more than a plenary structure, the system can be considered as a flat plate and the multi-layer PWB radiating circuit therefore has a low RCS.
25 Bovendien kan een RF via Z-as laag-naar-laag doorverbinding worden geïmplementeerd via offset-laag 11 en, indien nodig, kalibratielaag 12 naar de RF voedingslaag 13, om lagen 11 en 12 te mijden.Moreover, an RF via Z-axis layer-to-layer interconnection can be implemented via offset layer 11 and, if necessary, calibration layer 12 to the RF feed layer 13, to bypass layers 11 and 12.
In het algemeen is meeriaagse PWB technologie gebaseerd op 30 een gelamineerde structuur die bestaat uit selectief gemetalliseerde diêlektrische lagen, die tezamen één schakeling vormen, dankzij naverspanen en nametalliseren. De combinatie van daarbij betrokken basistechnieken, d.w.z. fotochemisch etsen, lamineren, verspanen en galvanische technologieën, stellen een ervaren ontwerper in staat om meer 35 onconventionele RF structuren te creëren, zoals stralende elementen en 3DIn general, multi-layer PWB technology is based on a laminated structure consisting of selectively metallized dielectric layers, which together form one circuit, thanks to post-machining and post-metallization. The combination of basic techniques involved, i.e. photochemical etching, laminating, machining and galvanic technologies, enables an experienced designer to create more unconventional RF structures, such as radiant elements and 3D
1026104 7 overgangen, ingebed in en functioneel gekoppeld aan de aanwezige RF schakelingen, alles in één product. Dit kan worden bereikt door de 3D RF structuren te beschouwen als een stapel 2D substructuren, die samengesmolten kunnen worden tot één totaalstructuur na uitvoering van s een uitgekiende reeks processtappen. Elke PWB kan honderden of zelfs duizenden identieke RF structuren bevatten. Bovendien wordt hierdoor verdere integratie van aanvullende functionaliteit mogelijk gemaakt1026104 7 transitions, embedded in and functionally linked to the existing RF circuits, all in one product. This can be achieved by considering the 3D RF structures as a stack of 2D substructures, which can be fused together into one total structure after execution of a sophisticated series of process steps. Each PWB can contain hundreds or even thousands of identical RF structures. Moreover, this makes further integration of additional functionality possible
Dankzij de mechanische eenvoud van de technologie van 10 meerlaagse PWB stralende schakelingen is het betrekkelijk gemakkelijk deze af te stemmen zodat met een grote bandbreedte kan worden gewerktThanks to the mechanical simplicity of the technology of 10 multi-layer PWB radiating circuits, it is relatively easy to tune them so that one can work with a large bandwidth
Verder zorgt bij een werkfrequentie tot maximaal 12 GHz, het hoge integratieniveau dat door deze technologie mogelijk wordt gemaakt, 1 § ervoor dat de stralers 143 ruim binnen een halve golflengte van elkaar ! geplaatst kunnen worden. Daardoor zijn extreme scan-hoeken (bundelbeweeglijkheid) mogelijk zonder dat zich buigingslussen voordoen.Furthermore, with a working frequency of up to 12 GHz, the high integration level made possible by this technology ensures that the emitters 143 are well within half a wavelength apart! can be placed. As a result, extreme scanning angles (beam mobility) are possible without bending loops.
Aangezien zich bovendien achter patch-straler 142 een metallieke holte 18 bevindt, heeft deze een veel beter richteffect dan wat gewoonlijk kan worden 20 bereik door patch-stralers, terwijl oppervlaktegolven onderdrukt worden. Dit draagt er toe bij dat een goede scanprestatie wordt bereikt. De stripline voedingsschakeling 13 is slotgekoppeld (niet-galvanisch) aan elk van de patch-stralers 142.Moreover, since there is a metallic cavity 18 behind patch radiator 142, it has a much better directing effect than what can usually be achieved by patch radiators, while surface waves are suppressed. This helps ensure that a good scanning performance is achieved. The stripline power supply circuit 13 is slot-connected (non-galvanic) to each of the patch emitters 142.
20 Afbeelding 3 toont de offset-laag in groter detail. In dit voorbeeld is offset-Iaag 11 geschikt gemaakt voor een stelsel van 256 kanalen. Voor X-band is de grondafmeting van het stralenooster ongeveer 15 mm x 15 mm.Figure 3 shows the offset layer in greater detail. In this example, offset layer 11 is made suitable for a system of 256 channels. For X-band, the basic dimension of the beam grid is approximately 15 mm x 15 mm.
Dankzij offset-laag 11 is het niet nodig datT/R modules 2 op het stratenrooster uitgelijnd worden, waardoor er ruimte vrijkomt waar, 30 bijvoorbeeld, ondersteunende structuren, bekabeling, koelmiddelspruitstukken enz. aangebracht kunnen worden.Thanks to offset layer 11, it is not necessary for T / R modules 2 to be aligned on the street grid, so that space is created where, for example, supporting structures, cabling, coolant manifolds, etc. can be fitted.
Het doel van offset-laag 11 is dus: meer flexibiliteit mogelijk maken in het mechanische ontwerp, omdat T/R modules 2 niet langer uitgelijnd 35 hoeven te worden op de corresponderende stralers 143, die In een vast 1026104 8 rooster gepositioneerd moeten zijn. Voor dit doel» dat samengevat kan worden ais het corrigeren van de uitlijnafwijking, introduceert offsef-laag (11) een in fase overeenkomende offset op elk kanaal dat een stralerelement 143 en de bijbehorende ingangs-/uftgangsconnector 111 bevat zodanig dat d® in s fase overeenkomende offset de roosters van straletelement 143 en bijbehorend® externe actieve moduSe 2 ontkoppel.The purpose of offset layer 11 is therefore: to allow more flexibility in the mechanical design, because T / R modules 2 no longer have to be aligned with the corresponding radiators 143, which must be positioned in a fixed grid. For this purpose, which can be summarized as correcting the alignment deviation, off-layer layer (11) introduces a phase-matched offset on each channel that contains a radiator element 143 and the associated input / output output connector 111 such that d® is in phase corresponding offset disconnect the gratings from beam element 143 and associated® external active module 2.
Afbeeldingen 4a en 4b demonstreren het voordeel van de offset» laag. namelijk dat hierdoor ruimte achter het antennestelsel overblijft voor 10 hulpfuncties.Images 4a and 4b demonstrate the advantage of the offset layer. namely that this leaves room behind the antenna system for 10 auxiliary functions.
De afbeelding laaf alleen de verticale offset zien. maar het voordeel geldt evenzeer een horizontale offset 1 § Afbeelding 4b toont een antenne-multilayer (meeriaagse PWB) 1.The image only shows the vertical offset. but the advantage also applies to a horizontal offset 1 § Figure 4b shows an antenna multilayer (multi-layer PWB) 1.
verbonden met T/R modules 2 en aangebracht in rekken tussen structurele steunen 3 die, indien gewenst, een koeimiddelspmitstuk, bekabeling of gedrukte bedrading omvatten. De structurele steun is op deze manier geschikt gemaakt voor de plaatsing van T/R modules 2. waarbij de laatste 20 niet uitgeiijnd hoeven te zijn op de bijbehorende antennestraler 1. Bovendien kan de beschikbare ruimte achter het straierstelsel worden benut met maximale doelmatigheid.connected to T / R modules 2 and arranged in racks between structural supports 3 which, if desired, include a cow spider, cabling or printed wiring. The structural support is thus made suitable for the placement of T / R modules 2. the latter 20 not having to be aligned with the associated antenna radiator 1. Moreover, the available space behind the control system can be utilized with maximum efficiency.
Dit wordt mogelijk gemaakt door de specifieke structuur van de 25 antenne-multilayer 1 van deze uitvinding, zoals aangeduid in Afbeelding 4b, waarbij stralers 143 niet uitgelijnd hoeven te zijn op voedingsconnectoren 111 dankzij de positie-afwijklngcom'gerende functie van offset-laag 11 binnen de meerlaagsantenne 1.This is made possible by the specific structure of the antenna multilayer 1 of the present invention, as indicated in Figure 4b, wherein radiators 143 do not have to be aligned with power connectors 111 due to the position-deviation function of offset layer 11 within the multi-layer antenna 1.
30 OffseMaag 11 vergemakkelijkt op deze wijze de doorverbinding tussen T/R kanalen 2 en de bijbehorende stralers, die niet uitgelijnd hoeven te zijn. Dit geeft meer ontwerpvrijheid. De vereiste afstand tussen individuele stralers is niet langer bepalend voor de fysieke layout van de elektronische hoofdonderdelen onmiddellijk achter het stralende stelsel.In this way OffseMaag 11 facilitates the interconnection between T / R channels 2 and the associated radiators, which do not have to be aligned. This gives more design freedom. The required distance between individual radiators no longer determines the physical layout of the main electronic components immediately after the radiant system.
35 1026104 935 1026104 9
Dit vergroot aanmerkelijk de vrijheid van de antennesysteemarchitect en kan bijvoorbeeld resulteren in verbeterde modulariteit en schaalbaarheid.This considerably increases the freedom of the antenna system architect and can, for example, result in improved modularity and scalability.
5 Afbeelding 5 toont in groter detail de kalibratielaag die een testpulsdistributienetwerk omvat en koppelingen voor elk van de 768 kanalen in dit voorbeeld. Het testpulssignaal wordt via de koppelingen geïnjecteerd in elk kanaal. Dit is een gemakkelijke en goedkope manier om te zorgen dat de antenne te allen tijde gekalibreerd is.Figure 5 shows in greater detail the calibration layer that includes a test pulse distribution network and links for each of the 768 channels in this example. The test pulse signal is injected into the channels via the couplings. This is an easy and inexpensive way to ensure that the antenna is calibrated at all times.
1010
In de radarindustrie wordt geïntegreerde kalibratie zelden toegepast vanwege de fabricageproblemen. In bijvoorbeeld de golfgeleldertechnologie betekent geïntegreerde kalibratie dat een complete testpulsdistributieschakeling vervlochten moet worden met alle actieve 1 s stralerkanalen (minstens enkele duizenden), waardoor veel meer onderdelen nodig zijn en assemblage veel ingewikkelder is bij een steeds hoger vereist niveau van nauwkeurigheid.Integrated calibration is rarely used in the radar industry due to manufacturing problems. In wave-gel technology, for example, integrated calibration means that a complete test pulse distribution circuit must be interwoven with all active 1s emitter channels (at least a few thousand), requiring much more parts and making assembly much more complex with an ever-increasing level of accuracy required.
De meeste systemen baseren zich op een afzonderlijk extern zo systeem voor de kalibratie. Dit is zeer eenvoudig maar het heeft een belangrijk nadeel: kalibratie moet periodiek plaatsvinden om een continue, stabiele werking te garanderen. In het geval van een extern systeem betekent dit dat het systeem zeer nauwgezet vóór de antenne gepositioneerd moet worden en dan weer snel moet worden verwijderd om het gezichtsveld 25 zo kort mogelijk te blokkeren. Dit is een zeer lastige procedure, die bovendien niet op elk tijdstip kan worden uitgevoerd, in het bijzonder in slecht weer en met name bij maritieme toepassingen.Most systems rely on a separate external system for calibration. This is very simple, but it has a major drawback: calibration must take place periodically to ensure continuous, stable operation. In the case of an external system, this means that the system must be positioned very precisely in front of the antenna and then quickly removed again in order to block the field of view as shortly as possible. This is a very difficult procedure that, moreover, cannot be carried out at any time, particularly in bad weather and in particular in maritime applications.
Een geïntegreerde kalibratielaag 12, daarentegen, kan zeer 30 frequent worden gebruikt en onder alle omstandigheden, zodat antenne 1 te allen tijde gekalibreerd kan blijven voor een maximale prestatie.An integrated calibration layer 12, on the other hand, can be used very frequently and under all circumstances, so that antenna 1 can remain calibrated at all times for maximum performance.
De assemblage is geheel gebaseerd op bekende productieprocessen, aangepast om voor deze toepassing de vereiste 35 structuren en eigenschappen te verkrijgen. Het assemblageproces bestaat 1026104 10 uit een sequentie van fotollthografische, 3D verspanende, galvanische en lamineerprocessen voor het creëren van de gewenste meeriaagse PWB stralende schakelingen. De volgorde waarin deze processtappen worden uitgevoerd is een factor van beslissende betekenis, waarde uitvoerbaarheid 5 van het ontwerp vanaf hangtThe assembly is entirely based on known production processes, adapted to obtain the required structures and properties for this application. The assembly process consists of a sequence of photolthographic, 3D machining, galvanic and laminating processes to create the desired multi-layer PWB radiating circuits. The order in which these process steps are carried out is a factor of decisive significance, the value of the design's feasibility depends on
Met ontwerp van deze meeriaagse PWB stralende schakeling heeft een inherente structurele integriteit. Van een mechanisch standpunt is een meeriaagse PWB een gelamineerd paneel op basis van een 10 polymeercomposiet. De dikte van een paneel zoals beschreven is meer dan ongeveer 10 mm. Het is daarom zeer stijf en er hoeft gewoonlijk geen aanvullende structurele steun te worden aangebracht hetgeen de eenvoud van het mechanische ontwerp van de stralende schakeling ten goede komt 1§ Het gebruik van een dergelijke meeriaagse PWB stralende schakeling in actieve fasegestuurde antennestelsels is interessant omdat het de aansluiting vergemakkelijkt op elke soort T/R modules, zoals aangegeven in Afbeeldingen 4a en 4b.With design of this multi-layer PWB radiant circuit has an inherent structural integrity. From a mechanical point of view, a multi-layer PWB is a laminated panel based on a polymer composite. The thickness of a panel as described is more than about 10 mm. It is therefore very rigid and usually no additional structural support needs to be provided, which benefits the simplicity of the mechanical design of the radiant circuit. 1§ The use of such a multi-layer PWB radiant circuit in active phase-controlled antenna systems is interesting because it facilitates connection to any type of T / R module, as indicated in Figures 4a and 4b.
2® Het toepassingsgebied is hoofdzakelijk radar, maar kan zich ook uitstrekken tot draadloze telecommunicatletoepasslngen. Voor wat betreft radar kan de uitvinding bijvoorbeeld worden toegepast in S-band en X-band systemen, maar ook in een breed scala van andere frequentlebanden. In het algemeen zullen de hogere frequentlebanden meer profijt hebben van de 25 uitvinding, dankzij kleinere afmetingen, die immers proportioneel zijn aan de golflengte.2® The application area is mainly radar, but can also extend to wireless telecommunications applications. With regard to radar, the invention can be applied, for example, in S-band and X-band systems, but also in a wide range of other frequency bands. In general, the higher frequency bands will benefit more from the invention, thanks to smaller dimensions, which are proportional to the wavelength.
10261041026104
Claims (9)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL1026104A NL1026104C2 (en) | 2004-05-03 | 2004-05-03 | Multi-layer PWB radiant circuit and phase-controlled antenna system in which it is used. |
PCT/EP2005/051876 WO2005107014A1 (en) | 2004-05-03 | 2005-04-26 | Multilayer printed wiring board radiating device and phased array antenna using it |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL1026104 | 2004-05-03 | ||
NL1026104A NL1026104C2 (en) | 2004-05-03 | 2004-05-03 | Multi-layer PWB radiant circuit and phase-controlled antenna system in which it is used. |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL1026104C2 true NL1026104C2 (en) | 2005-11-07 |
Family
ID=34966937
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL1026104A NL1026104C2 (en) | 2004-05-03 | 2004-05-03 | Multi-layer PWB radiant circuit and phase-controlled antenna system in which it is used. |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
NL (1) | NL1026104C2 (en) |
WO (1) | WO2005107014A1 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8706049B2 (en) * | 2008-12-31 | 2014-04-22 | Intel Corporation | Platform integrated phased array transmit/receive module |
US10191152B2 (en) | 2016-07-29 | 2019-01-29 | Honeywell International Inc. | Low-cost lightweight integrated antenna for airborne weather radar |
CN110380231B (en) * | 2019-06-27 | 2021-10-22 | 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所 | Flat active phased-array antenna |
CN112242612A (en) | 2019-07-19 | 2021-01-19 | 康普技术有限责任公司 | Patch antenna |
CN110691461A (en) * | 2019-10-08 | 2020-01-14 | 摩比科技(深圳)有限公司 | 5G antenna integrated network device |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000039893A1 (en) * | 1998-12-24 | 2000-07-06 | Nec Corporation | Phased array antenna and its manufacturing method |
US6114997A (en) * | 1998-05-27 | 2000-09-05 | Raytheon Company | Low-profile, integrated radiator tiles for wideband, dual-linear and circular-polarized phased array applications |
EP1071161A1 (en) * | 1999-07-19 | 2001-01-24 | Raytheon Company | Multiple stacked patch antenna |
EP1304766A1 (en) * | 2000-06-30 | 2003-04-23 | Sharp Kabushiki Kaisha | Radio communication device with integrated antenna, transmitter, and receiver |
US20040027291A1 (en) * | 2002-05-24 | 2004-02-12 | Xin Zhang | Planar antenna and array antenna |
-
2004
- 2004-05-03 NL NL1026104A patent/NL1026104C2/en active Search and Examination
-
2005
- 2005-04-26 WO PCT/EP2005/051876 patent/WO2005107014A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6114997A (en) * | 1998-05-27 | 2000-09-05 | Raytheon Company | Low-profile, integrated radiator tiles for wideband, dual-linear and circular-polarized phased array applications |
WO2000039893A1 (en) * | 1998-12-24 | 2000-07-06 | Nec Corporation | Phased array antenna and its manufacturing method |
EP1071161A1 (en) * | 1999-07-19 | 2001-01-24 | Raytheon Company | Multiple stacked patch antenna |
EP1304766A1 (en) * | 2000-06-30 | 2003-04-23 | Sharp Kabushiki Kaisha | Radio communication device with integrated antenna, transmitter, and receiver |
US20040027291A1 (en) * | 2002-05-24 | 2004-02-12 | Xin Zhang | Planar antenna and array antenna |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
DREHER A ET AL: "Planar digital-beamforming antenna for satellite navigation", MICROWAVE SYMPOSIUM DIGEST, 1999 IEEE MTT-S INTERNATIONAL ANAHEIM, CA, USA 13-19 JUNE 1999, PISCATAWAY, NJ, USA,IEEE, US, 13 June 1999 (1999-06-13), pages 647 - 650, XP010343456, ISBN: 0-7803-5135-5 * |
SEKI T ET AL: "A three-dimensional active antenna for a high-speed wireless communication application", MICROWAVE SYMPOSIUM DIGEST, 1997., IEEE MTT-S INTERNATIONAL DENVER, CO, USA 8-13 JUNE 1997, NEW YORK, NY, USA,IEEE, US, 8 June 1997 (1997-06-08), pages 975 - 978, XP010228545, ISBN: 0-7803-3814-6 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2005107014A1 (en) | 2005-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109616759B (en) | Full-duplex active phased array filtering antenna array surface | |
CN109004375B (en) | Antenna integrated printed circuit board and manufacturing method thereof | |
CN109792106B (en) | Liquid crystal tunable metasurfaces for beam steering antennas | |
US8059049B2 (en) | Dual band active array antenna | |
JP5468085B2 (en) | Grid array antenna and integrated structure | |
EP2329562B1 (en) | Multilayer metamaterial isolator | |
EP2979323B1 (en) | A siw antenna arrangement | |
EP2074677B1 (en) | Antenna array | |
CN103918128B (en) | Modularity feeding network | |
US8154469B2 (en) | Radio frequency (RF) transition design for a phased array antenna system utilizing a beam forming network | |
US11133594B2 (en) | System and method with multilayer laminated waveguide antenna | |
US7609210B2 (en) | Phased array antenna system utilizing a beam forming network | |
CA2335671C (en) | Sheet-metal antenna | |
US20110115578A1 (en) | Rf transition with 3-dimensional molded rf structure | |
NL1026104C2 (en) | Multi-layer PWB radiant circuit and phase-controlled antenna system in which it is used. | |
CN111262003B (en) | Antenna packaging module and electronic equipment | |
EP2006956B1 (en) | System and method for a radio frequency (RF) transition design for a phased array antenna system utilizing a beam forming network | |
CN112242612A (en) | Patch antenna | |
CN113690603A (en) | Millimeter wave antenna | |
NL1027641C2 (en) | Radio microwave structure involves phased array antennas based on relative technology | |
CN219350667U (en) | Millimeter wave medium buried series feed antenna | |
CN215834716U (en) | Multilayer structure millimeter wave antenna | |
KR102671046B1 (en) | Active huygens metasurface unit cell and huygens metasurface array comprising the same | |
WO2023239568A1 (en) | Base station antennas having at least one grid reflector and related devices | |
AU2022346622A1 (en) | Tile to tile rf grounding |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD2B | A search report has been drawn up |