NL1027641C2 - Radio microwave structure involves phased array antennas based on relative technology - Google Patents
Radio microwave structure involves phased array antennas based on relative technology Download PDFInfo
- Publication number
- NL1027641C2 NL1027641C2 NL1027641A NL1027641A NL1027641C2 NL 1027641 C2 NL1027641 C2 NL 1027641C2 NL 1027641 A NL1027641 A NL 1027641A NL 1027641 A NL1027641 A NL 1027641A NL 1027641 C2 NL1027641 C2 NL 1027641C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- layer
- radio
- microwave structure
- microwave
- structure according
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
- H01P3/02—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type with two longitudinal conductors
- H01P3/08—Microstrips; Strip lines
- H01P3/085—Triplate lines
- H01P3/087—Suspended triplate lines
Abstract
Description
Radio/microgolfstructuren en op de betreffende technologie gebaseerde phased array antennes 5 Deze uitvinding heeft betrekking op radio/microgolfstructuren, met name op verliesarme, in hoge mate geïntegreerde radio/microgolfstructuren. In het bijzonder heeft deze uitvinding betrekking op phased array antennes die gebaseerd zijn op een dergelijke technologie.Radio / microwave structures and phased array antennas based on the relevant technology This invention relates to radio / microwave structures, in particular low-loss, highly integrated radio / microwave structures. In particular, this invention relates to phased array antennas based on such a technology.
10 De traditionele PWB (Printed Wiring Board, prentpaneel) fabricagetechnieken voldoen uitstekend voor hooggeïntegreerde elektronische structuren. De PWB fabricagetechnieken worden toegepast voor ontwerpen die op of met vrij lage frequenties werkende elektronica omvatten. De diëlektrische verliezen zijn derhalve gering en dus van weinig 15 betekenis.10 The traditional PWB (Printed Wiring Board, print panel) manufacturing techniques are excellent for highly integrated electronic structures. The PWB manufacturing techniques are used for designs that include electronics operating at or with relatively low frequencies. The dielectric losses are therefore small and therefore of little significance.
Bij standaard PWB materialen doen zich diëlektrische verliezen voor, die de voornaamste verliesfactor vormen bij frequenties boven 1 of 2 GHz. Tevens hebben gewoonlijk voor PWB’s gebruikte materialen een 20 diëlektrische factor in een bereik van 2 tot 4, waardoor de voortplanting via de PWB hinder ondervindt en de vertraging met 50 procent toeneemt tot ongeveer 100 procent van de snelheid in lucht.With standard PWB materials, dielectric losses occur, which are the main loss factor at frequencies above 1 or 2 GHz. Also, materials commonly used for PWBs have a dielectric factor in a range of 2 to 4, causing disruption to propagation through the PWB and increasing the delay by 50 percent to about 100 percent of the speed in air.
Tegenwoordig werkt men echter met steeds hogere frequenties en 25 worden verliezen steeds belangrijker. Zowel de diëlektrische constante als de diëlektrische verliesfactor zijn zelfs frequentie-afhankelijk, hetgeen spreiding veroorzaakt bij de overgang van de ene naar een andere spanningtoestand. Het gevolg is vervormde en verlengde stijg- en afvaltijden en jitter in het eye-diagram. Hieruit komen weer datafouten voort en onbevredigende 30 bitfoutmarges. Bijgevolg presteren aantrekkelijk geprijsde hooggeïntegreerde radio/microgolfstructuren slecht door toedoen van verliezen.Nowadays, however, people work with increasingly higher frequencies and losses are becoming increasingly important. Both the dielectric constant and the dielectric loss factor are even frequency-dependent, which causes spread at the transition from one voltage state to another. The result is distorted and extended rise and fall times and jitter in the eye diagram. This again results in data errors and unsatisfactory 30-bit error margins. Consequently, attractively priced highly integrated radio / microwave structures perform poorly due to losses.
1027641 21027641 2
In de microgolfwereld is een veel voorkomende reactie op verliezen om de PWB fabricagetechnieken te laten voor wat ze zijn en lucht te gebruiken als een diëlectricum in structuren aangeduid als zwevende substraten. Een zwevend substraat is een mechanisch middel om een dun substraat met een 5 geleidend spoor te monteren tussen twee geleidende vlakken met een luchtdiëlectricum tussen het spoor en het bovenste geleidende vlak en het onderste geleidende vlak. Het luchtdiëlectricum vermindert het diëlektrische verlies (vgl. “Microstrip Lines for Microwave Integrated Circuits” door M.V. Schneider, The Journal of Bell System, 48, May-June 1969, pp. 1421-1444).In the microwave world, a common response to losses is to leave the PWB manufacturing techniques for what they are and to use air as a dielectric in structures referred to as floating substrates. A floating substrate is a mechanical means for mounting a thin substrate with a conductive track between two conductive surfaces with an air dielectric between the track and the upper conductive surface and the lower conductive surface. The air dielectric reduces the dielectric loss (cf. "Microstrip Lines for Microwave Integrated Circuits" by M.V. Schneider, The Journal of Bell System, 48, May-June 1969, pp. 1421-1444).
1010
De implementatiewerkwijze bestond uit het invoegen van de substraatlaag tussen het bovenste geleidende vlak en het onderste geleidende vlak, waarbij in de naar de substraatlaag gekeerde geleidende zijden groeven waren uitgefreesd ter voorkoming van kortsluiting van het 15 substraatspoor met de vlakken. Het freespatroon van de beide geleidende platen vormt eikaars spiegelbeeld. Een of meer signaalsporen worden aangebracht tussen de platen via een dunne diëlektrische dragerlaag. Het freespatroon in de geleidende platen vormt een luchtkanaal dat de geleidende sporen volgt. Het kanaal is breder dan het geleidende spoor, om 20 contact of kortsluiting van de sporen met de vlakken te voorkomen. De freesdiepte is nauwkeurig bepaald. De bovenste en onderste geleidende vlakken en de diëlektrische dragerlaag zijn onderling mechanisch en elektrisch verbonden met moeren en bouten. Van opzij ziet men dat de sporen lopen op een dun diëlektrisch membraan in een dooreen geleider 25 omgeven luchtkanaal, waarbij een coaxiale structuur wordt nagebootst.The implementation method consisted of inserting the substrate layer between the upper conductive surface and the lower conductive surface, grooves being milled out in the conductive sides facing the substrate layer to prevent shorting of the substrate track with the surfaces. The milling pattern of the two conductive plates forms a mirror image of each other. One or more signal tracks are provided between the plates via a thin dielectric carrier layer. The milling pattern in the conductive plates forms an air duct that follows the conductive tracks. The channel is wider than the conductive track, to prevent contact or short-circuiting of the tracks with the surfaces. The milling depth is accurately determined. The upper and lower conductive surfaces and the dielectric carrier layer are mutually mechanically and electrically connected to nuts and bolts. From the side it can be seen that the tracks run on a thin dielectric membrane in an air duct surrounded by conductor, whereby a coaxial structure is simulated.
Dergelijke zwevend-substraattechnieken zijn moeilijk toe te passen bij integratie en brengen daarom betrekkelijk hoge kosten met zich mee.Such floating substrate techniques are difficult to implement with integration and therefore involve relatively high costs.
30 Deze uitvinding elimineert de bovengenoemde nadelen door een radio/microgolfstructuur voor te stellen, die gekenmerkt wordt door een hoge 1027647 3 mate van integratie bij gering verlies, door een combinatie van PWB technieken en het gebruik van een diëlektrisch verliesarm medium, bijvoorbeeld lucht, als diëlectricum. Een PWB laag zorgt voor de hoge graad van integratie.This invention eliminates the above disadvantages by proposing a radio / microwave structure characterized by a high degree of low loss integration, by a combination of PWB techniques and the use of a dielectric low loss medium, e.g. air, as dielectric. A PWB layer ensures the high degree of integration.
55
Een doel van deze uitvinding is een radio/microgolfstructuur, die ten minste omvat: - een bovenste laag in de vorm van een PWB, - een functielaag binnen de structuur, waarin de functie van de structuur 10 besloten ligt, - een onderste laag die bestaat uit een metalen afdekplaat of gemetalliseerde afdekplaten, - een bovenlaag en een onderlaag, vanuit het perspectief van de genoemde functielaag, tussen de bovenste laag en de onderste laag, welke 15 bovenlaag en onderlaag plaatselijk uitgefreesd zijn..An object of this invention is a radio / microwave structure, comprising at least: - an upper layer in the form of a PWB, - a function layer within the structure, in which the function of the structure 10 is contained, - a lower layer that exists from a metal cover plate or metallized cover plates, - an upper layer and a lower layer, from the perspective of the said functional layer, between the upper layer and the lower layer, which upper layer and lower layer are locally milled.
Het uit de uitvinding resulterende object is dus een op lucht gebaseerde meerlaagse PWB. Het gebruik van lucht in de delen van de lagen van een PWB boven en onder de functielaag vermindert de verliezen, welke 20 vermindering zelfs de resultaten te boven gaat die verkregen worden met zwevende substraten, dankzij een synergie-effect van het gebruik van een PWB in combinatie met lucht, waardoor het mogelijk is deze structuur te gebruiken met microgolffrequenties.The object resulting from the invention is therefore an air-based multi-layer PWB. The use of air in the parts of the layers of a PWB above and below the function layer reduces the losses, which reduction even exceeds the results obtained with floating substrates, thanks to a synergy effect of using a PWB in combination with air, making it possible to use this structure with microwave frequencies.
25 Een ander doel van deze uitvinding is een meerlaagse PWB stralende schakeling die de eerdergenoemde radio/microgolfstructuur omvat, waarbij de functielaag stralerelementen omvat.Another object of this invention is a multi-layer PWB radiating circuit comprising the aforementioned radio / microwave structure, the functional layer comprising radiator elements.
Bovendien is een ander doel van deze uitvinding een phased array 30 antenne die de bovengenoemde meerlaagse PWB stralende schakeling 102764? 4 omvat en ten minste één zender/ontvangermodule, die aangesloten is op de met het te activeren stralende element verbonden invoer/uitvoer connector.In addition, another object of this invention is a phased array antenna that connects the above-mentioned multi-layer PWB radiating circuit 102764 4 and at least one transmitter / receiver module, which is connected to the input / output connector connected to the radiating element to be activated.
Verdere kenmerken en gunstige eigenschappen van de uitvinding zullen 5 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 afzonderlijke eigenschappen kunnen apart, allemaal of in elke gewenste combinatie worden gerealiseerd in een van de mogelijke uitvoeringsvormen 10 van de uitvinding.Further features and advantageous features of the invention 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 individual properties can be realized separately, all or in any desired combination in one of the possible embodiments of the invention.
- Afbeelding 1, een uitgetrokken schematisch aanzicht van de radio/microgolfstructuur volgens de uitvinding, - Afbeelding 2, een schematische dwarsdoorsnede van de 15 radio/microgolfstructuur volgens de uitvinding, - Afbeelding 3, een dwarsdoorsnede door een voorbeeld van een PWB stralende schakeling volgens de uitvinding.- Figure 1, an exploded schematic view of the radio / microwave structure according to the invention, - Figure 2, a schematic cross section of the radio / microwave structure according to the invention, - Figure 3, a cross section through an example of a PWB radiating circuit according to the invention.
Afbeelding 1 toont een uitgetrokken aanzicht van de 20 radio/microgolfstructuur 1 volgens de uitvinding en Afbeelding 2 een dwarsdoorsnede van deze radio/microgolfstructuur 1. De radio/microgolfstructuur 1 omvat ten minste 5 lagen.Figure 1 shows an exploded view of the radio / microwave structure 1 according to the invention and Figure 2 shows a cross section of this radio / microwave structure 1. The radio / microwave structure 1 comprises at least 5 layers.
Een onderste laag 14, ook aangeduid als onderste afdekplaat, wordt 25 verkregen door een laag met metaal te bekleden of door gebruik te maken van een metalen plaat. Deze onderste laag 14 kan worden gebruikt als een aardschild. Een ander alternatief is het gebruik van een standaard PWB als onderste afdekplaat 14.A lower layer 14, also referred to as lower cover plate, is obtained by coating a layer with metal or by using a metal plate. This lower layer 14 can be used as an earth shield. Another alternative is the use of a standard PWB as the lower cover plate 14.
1027647 51027647 5
Een onderlaag 13 in de vorm van een dik microgolflaminaat 130 wordt aangebracht op de onderste laag 14. Deze onderlaag 13 wordt uitgefreesd zodat een holte 131 ontstaat zoals weergegeven in Afbeelding 1.A lower layer 13 in the form of a thick microwave laminate 130 is applied to the lower layer 14. This lower layer 13 is milled out so that a cavity 131 is formed as shown in Figure 1.
5 Een tussenlaag 12 in de vorm van een, van een spoor 121 voorzien dun microgolflaminaat 120 wordt aangebracht op de onderlaag 13. Deze tussenlaag 12 wordt ook aangeduid als de functielaag omdat deze de structuren bevat die de gewenste functie vervullen (bijvoorbeeld, signaaldistributie, filter, koppeling enz.).An intermediate layer 12 in the form of a thin microwave laminate 120 provided with a trace 121 is applied to the lower layer 13. This intermediate layer 12 is also referred to as the functional layer because it contains the structures that perform the desired function (e.g., signal distribution, filter , coupling, etc.).
1010
Een bovenlaag 11 in de vorm van een dik microgolflaminaat 110 wordt aangebracht op de functielaag 12. Deze bovenlaag 11 wordt uitgefreesd zodat een holte 111 ontstaat zoals weergegeven in Afbeelding 1.An upper layer 11 in the form of a thick microwave laminate 110 is applied to the functional layer 12. This upper layer 11 is milled out to form a cavity 111 as shown in Figure 1.
15 Een bovenste laag 10 wordt aangebracht op de bovenlaag 11. Als bovenste laag 10 wordt een standaard PWB gebruikt. Deze, een metalen plaat omvattende bovenste laag 10 kan worden gebruikt als aardschild.An upper layer 10 is applied to the upper layer 11. A standard PWB is used as the upper layer 10. This top layer 10 comprising a metal plate can be used as earth shield.
De weggefreesde delen 111 en 131 in respectievelijk de bovenlaag 11 20 en de onderlaag 13, gevat tussen de bovenste laag 10 en de onderste laag 14, vormen een holte. Het spoor 121 bevindt zich ongeveer in het midden van de holtebreedte. Op deze wijze worden verliezen verminderd.The milled parts 111 and 131 in the upper layer 11 and the lower layer 13, respectively, arranged between the upper layer 10 and the lower layer 14, form a cavity. The track 121 is approximately in the middle of the cavity width. Losses are reduced in this way.
De weggefreesde delen 111 en 131 van de bovenlaag 11 en onderlaag 25 13, de gemetalliseerde afdekplaat van de bovenste en onderste lagen 10 en 14 vormen tezamen met de functielaag 12 een stripline.The milled parts 111 and 131 of the upper layer 11 and lower layer 13, the metallized cover plate of the upper and lower layers 10 and 14 together with the functional layer 12 form a strip line.
Afbeelding 2 toont een dwarsdoorsnede van de in Afbeelding 1 op locatie A-A voorgestelde radio/microgolfstructuur 1.Figure 2 shows a cross section of the radio / microwave structure 1 shown in Figure 1 at location A-A.
30 1027641 630 1027641 6
De door de weggefreesde delen 111 en 131 gevormde holte 16 van de bovenlaag 11 en de onderlaag 13 blijkt duidelijk afgebakend te zijn door de bovenste laag 10 aan de bovenzijde, de onderste laag 14 aan de onderzijde en bovenlaag 11 en onderlaag 13 rondom. Deze holte 16 kan een 5 diëlektrisch verliesarm materiaal omvatten, bijvoorbeeld lucht.The cavity 16 of the upper layer 11 and the lower layer 13 formed by the milled parts 111 and 131 appears to be clearly delimited by the upper layer 10 on the upper side, the lower layer 14 on the lower side and upper layer 11 and lower layer 13 all around. This cavity 16 can comprise a dielectric low-loss material, for example air.
Lucht dat gebruikt wordt als een diëlectricum heeft van alle diëlektrische materialen de laagste dissipatiefactor en de laagste diëlektrische constante. Aangezien de dissipatiefactor nagenoeg nul is worden de hoge-10 frequentieverliezen in het diëlectricum zo goed als geëlimineerd en voor hoge-frequentiesignalen zijn de overwegende resterende verliezen skineffect en stralingsverliezen.Air used as a dielectric has the lowest dissipation factor and the lowest dielectric constant of all dielectric materials. Since the dissipation factor is virtually zero, the high-frequency losses in the dielectric are virtually eliminated, and for high-frequency signals, the predominant remaining losses are skin effect and radiation losses.
Zoals aangegeven kunnen de weggefreesde delen 111 en 131 in de 15 bovenlaag 11 en de onderlaag 13 symmetrisch zijn gezien vanuit de functielaag 12. De zich tussen de bovenlaag 11 en de onderlaag 13 bevindende functielaag 12 kruist de door deze weggefreesde delen 111 en 131 gevormde holte. Het spoor 121 van de functielaag 12 kan dubbel bekleed zijn, zoals aangegeven in Afbeelding 2. Bovendien kunnen, zoals 20 aangegeven in Afbeelding 2, de wanden 17 van de holte 16 gemetalliseerd zijn.As indicated, the milled parts 111 and 131 in the top layer 11 and the bottom layer 13 can be symmetrical as seen from the function layer 12. The function layer 12 located between the top layer 11 and the bottom layer 13 crosses the cavity formed by these milled parts 111 and 131 . The track 121 of the functional layer 12 can be double coated, as indicated in Figure 2. Moreover, as indicated in Figure 2, the walls 17 of the cavity 16 can be metallized.
Afbeelding 3 toont een dwarsdoorsnede door een voorbeeld van de PWB stralende schakeling volgens de uitvinding.Figure 3 shows a cross section through an example of the PWB radiating circuit according to the invention.
2525
De uit een aantal traditionele meerlaagse PWB’s - in dit voorbeeld een bestaande PWB stralende schakeling - bestaande bovenste laag 10 wordt aangebracht op de, weggefreesde delen 111 omvattende bovenlaag 11, die op zijn beurt aangebracht wordt op de van sporen 121 voorziene functielaag 30 12, welke functielaag 12 aangebracht wordt op de onderlaag 13, die eveneens weggefreesde delen 131 omvat en zelf aangebracht wordt op de 1027641 7 onderste laag 14. In deze structuur is de onderste laag 14 een metalen plaat, die twee functies heeft: aardvlak en tevens koelplaat.The upper layer 10 consisting of a number of traditional multi-layer PWBs - in this example an existing PWB-radiating circuit - is applied to the upper layer 11 comprising milled-out parts 111, which in turn is applied to the functional layer 12 provided with tracks 121, which layer function layer 12 is applied to the lower layer 13, which also comprises milled-away parts 131 and is itself applied to the lower layer 14. In this structure, the lower layer 14 is a metal plate which has two functions: earth plane and also cooling plate.
PWB 10 omvat diëlektrische laminaten in een aantal, met kleefmiddel 5 109 gekoppelde striplines 101-104. De in het voorbeeld van Afbeelding 3 getoonde PWB stralende schakeling 10 van de bovenste laag integreert stralers 1043, in fase overeenkomende offset-schakelingen 101, voedingscircuits 103 inclusief hun respectieve microgolfdoorverbindingen, ingebed in één meerlaagse PWB 10 en eventueel kalibratienetwerken 102.PWB 10 comprises dielectric laminates in a number of striplines 101-104 coupled with adhesive 109. The PWB radiating circuit 10 of the upper layer shown in the example of Figure 3 integrates radiators 1043, phase-matching offset circuits 101, power supply circuits 103 including their respective microwave interconnections, embedded in one multi-layer PWB 10 and optionally calibration networks 102.
1010
Het functionele ontwerp past een tweelaagse diëlektrisch geladen stripline structuur toe, waarbij het voedingscircuit is opgenomen in de stripline voedingslaag 103 en een offset-schakeling binnen de stripline offset-laag 101. De offset-schakeling, bijvoorbeeld een in fase overeenkomende 15 offset-schakeling, wordt gebruikt ter vermijding van een planaire offset tussen de positie van straler 1043en de bijbehorende voedingsconnector 101i aan de achterzijde van de samenstelling. Voedingsconnector 1011 kan een RF coaxiale ingang/uitgang zijn.The functional design employs a two-layer dielectrically charged stripline structure, wherein the power supply circuit is included in the stripline power supply layer 103 and an offset circuit within the stripline offset layer 101. The offset circuit, for example a phase-matched offset circuit, is used to avoid a planar offset between the position of radiator 1043 and the associated power connector 101i at the rear of the assembly. Power connector 1011 may be an RF coaxial input / output.
20 Het geheel kan worden aangevuld met een stripline laag 102, die een testpulsdistributienetwerk omvat ten behoeve van antennekalibratie en dat gebruik maakt van koppelingen voor elk kanaal.The whole can be supplemented with a stripline layer 102, which comprises a test pulse distribution network for antenna calibration and which uses couplings for each channel.
De schakeling van de stripline voedingslaag 103 is slot- (104i) gekoppeld 25 (niet-galvanisch) aan een stelsel van willekeurig gevormde microstrip patch-stralers 1043. De overdracht kan plaatsvinden binnen een diëlektrische holte om RF koppeling binnen de structuur te verminderen. Straler 1043 is omgeven door een geleidende "doos" 1042,108 om oppervlaktegolfkoppelverschijnselen te elimineren. Straler 1043 zelf kan 30 bestaan uit een willekeurig gevormde patch-metallisering 142, omgeven door verspaande goten 108, op de zijden waarvan een metallisering is 1027841 8 aangebracht om de genoemde doosstructuur te creëren. In essentie is deze doos een gemetalliseerde structuur, die eveneens gerealiseerd is door toepassing van geavanceerde PWB technologie.The circuit of the stripline feeder layer 103 is slot (104i) coupled (non-galvanically) to a system of randomly formed microstrip patch emitters 1043. The transfer can take place within a dielectric cavity to reduce RF coupling within the structure. Spotlight 1043 is surrounded by a conductive "box" 1042.108 to eliminate surface wave coupling phenomena. Spotlight 1043 itself may consist of a randomly shaped patch metallization 142 surrounded by machined gutters 108, on the sides of which a metallization 1027841 8 is provided to create said box structure. In essence, this box is a metallized structure, which is also realized through the application of advanced PWB technology.
5 Ook kunnen de stralers 1043 een verschillende 3D vorm krijgen, gebruik makend van dezelfde PWB technologie. Een straler 1043 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 108. De stripline voedingslaag 103 kan ook 10 galvanisch verbonden zijn met de (onderste) patch door middel van een gemetalliseerd gat (een via). De doosstructuur kan ook dienen als een diëlektrisch geladen golfgeleiderstraler en de patch-metallisering 1042 kan geschikt gemaakt worden voor een iris-type apertuur.The emitters 1043 can also be given a different 3D shape, using the same PWB technology. A radiator 1043 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 108. The stripline feed layer 103 may also be galvanically connected to the (lower) patch by means of of a metallized hole (a via). The box structure can also serve as a dielectrically charged waveguide emitter and the patch metallization 1042 can be made suitable for an iris-type aperture.
15 De binnen laminaat 10 aanwezige meervoudige doorgaande metallieke aardlagen 108 genereren een schild met een zeer grote EMI (ElectroMagnetic Interference, elektromagnetische storing) effectiviteit.The multiple through-going metallic earth layers 108 contained within laminate 10 generate a shield with a very high EMI (ElectroMagnetic Interference) effectiveness.
Een optie is een verdere integratie met een radome 106 en een FSS 20 (Frequency Selective Screen, frequentieselectief scherm) 1061, welke laatste dient voor het reduceren van de RCS (Radar Cross-Section, radarterugstraalvlak) van de antenne.An option is a further integration with a radome 106 and an FSS 20 (Frequency Selective Screen) 1061, the latter serving to reduce the RCS (Radar Cross-Section, radar return plane) of the antenna.
De basisconfiguratie van de meerlaagse PWB stralende schakeling kan 25 dus in totaal 10 individuele diëlektrische lagen omvatten, met de mogelijkheid om specifieke lagen toe te voegen, bijvoorbeeld in het geval dat geïntegreerd filteren wordt verlangd. De veelheid van verspaande goten (of via's) kan de mechanische stabiliteit van het laminaat ondermijnen en om dit probleem te elimineren wordt een diëlektrische hulplaag 105 aangebracht die er voor 30 moet zorgen dat de structurele integriteit gehandhaafd blijft tijdens het hele 1027641 9 fabricageproces. Deze hulplaag wordt later gebruikt als een afstandsplaat voor een radome 106/FSS structuur.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 plurality of machined troughs (or vias) can undermine the mechanical stability of the laminate, and to eliminate this problem, a dielectric auxiliary layer 105 is provided to ensure that structural integrity is maintained throughout the manufacturing process. This auxiliary layer is later used as a spacer plate for a radome 106 / FSS structure.
Een optionele feature kan zijn een ingebouwd RF filter dat bijvoorbeeld 5 gebruik maakt van een fotonische-bandafstandstructuur binnen een van de aanwezige stripline-lagen of een aanvullende doelspecifieke laag (niet weergegeven).An optional feature may be a built-in RF filter that uses, for example, a photonic band distance structure within one of the stripline layers present or an additional target-specific layer (not shown).
De toegepaste meerlaagse PWB technologie is een enabling-10 technologie, waarbij met de organische, gecontroleerde diëlektrische laminaten en patroonmetalliseringen 108 alle vereiste eigenschappen in een batch-proces gerealiseerd kunnen worden. Hierdoor kan het aantal gewoonlijk met phased array antennestelsels geassocieerde individuele onderdelen en assemblagestappen aanzienlijk verminderd worden. Ook 15 wordt hierdoor een flexibeler, compact en in hoge mate geïntegreerd ontwerp mogelijk, dat tevens minder gevoelig is voor assemblagetoleranties.The applied multi-layer PWB technology is an enabling-10 technology, whereby all required properties can be achieved in a batch process with the organic, controlled dielectric laminates and pattern metallizations 108. As a result, the number of individual parts and assembly steps usually associated with phased array 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.
Verder faciliteert deze technologie de realisatie van een goede structurele integriteit, schaalbaarheid, geïntegreerde kalibratie, grote bandbreedte, goede scanprestaties, voortreffelijke EMI bescherming en geringe RCS.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 1042 van buiten niet meer is dan een planaire structuur, kan het stelsel worden beschouwd als een vlakke plaat en heeft de meerlaagse PWB stralende schakeling daardoor een geringe RCS.Because the array of emitters 1042 from the outside is no more than a planar structure, the array can be considered 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 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 feed layer 13, to bypass layers 11 and 12.
In het algemeen is meerlaagse PWB technologie gebaseerd op een 30 gelamineerde structuur die bestaat uit selectief gemetalliseerde diëlektrische lagen, die tezamen één schakeling vormen, dankzij naverspanen en 1027641 10 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 onconventionele RF structuren te creëren, zoals stralende elementen en 3D overgangen, ingebed 5 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 een uitgekiende reeks processtappen. Elke PWB kan honderden of zelfs duizenden identieke RF structuren bevatten.In general, multilayer PWB technology is based on a laminated structure consisting of selectively metallized dielectric layers, which together form a single circuit, thanks to post-machining and post-metallization. The combination of basic techniques involved, ie photochemical etching, laminating, machining and galvanic technologies, enables an experienced designer to create more unconventional RF structures, such as radiant elements and 3D transitions, embedded in and functionally linked to the present 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 performing a sophisticated series of process steps. Each PWB can contain hundreds or even thousands of identical RF structures.
10 Bovendien wordt hierdoor verdere integratie van aanvullende functionaliteit mogelijk gemaakt.Moreover, this makes further integration of additional functionality possible.
Dankzij de mechanische eenvoud van de technologie van meerlaagse PWB stralende schakelingen is het betrekkelijk gemakkelijk deze af te 15 stemmen zodat met een grote bandbreedte kan worden gewerkt.Thanks to the mechanical simplicity of the technology of multi-layer PWB radiating circuits, it is relatively easy to tune them so that a large bandwidth can be used.
Verder zorgt, bij een werkfrequentie tot maximaal 12 GHz, het hoge integratieniveau dat door deze technologie mogelijk wordt gemaakt, ervoor dat de stralers 1042 ruim binnen een halve golflengte van elkaar geplaatst 20 kunnen worden. Daardoor zijn extreme scan-hoeken (bundelbeweeglijkheid) mogelijk zonder dat zich buigingslussen voordoen. Aangezien zich bovendien achter patch-straler 1042 een metallieke holte 108 bevindt, heeft deze een veel beter richteffect dan wat gewoonlijk kan worden bereikt door patch-stralers, terwijl oppervlaktegolven onderdrukt worden. Dit draagt er toe 25 bij dat een goede scanprestatie wordt bereikt. De stripline voedingsschakeling 103 is slotgekoppeld (niet-galvanisch) aan elk van de patch-stralers 1042.Furthermore, at an operating frequency of up to 12 GHz, the high integration level made possible by this technology ensures that the emitters 1042 can be placed well within half a wavelength of each other. As a result, extreme scanning angles (beam mobility) are possible without bending loops. Moreover, since there is a metallic cavity 108 behind patch radiator 1042, it has a much better directing effect than what can usually be achieved by patch radiators, while surface waves are suppressed. This contributes to a good scanning performance being achieved. The stripline power supply circuit 103 is slot-connected (non-galvanic) to each of the patch emitters 1042.
Een phased array antenne kan dus bestaan uit een meerlaagse PWB 50 stralende schakeling met luchtholtes, bijvoorbeeld zoals weergegeven in Afbeelding 3 en ten minste één zender/ontvangermodule, die aangesloten is J 027641 11 op de met het te activeren stralende element verbonden invoer/uitvoer connector.A phased array antenna can thus consist of a multi-layer PWB 50 radiant circuit with air cavities, for example as shown in Figure 3 and at least one transmitter / receiver module, which is connected to the input / output connector connected to the radiating element to be activated. .
Meer in het algemeen kunnen, dankzij de flexibiliteit van een dergelijke 5 PWB/lucht radio/microgolfstructuurtechnologie, alle mogelijke radio/microgolffuncties worden geïntegreerd in één paneel, met name: verliesarme radio/microgolf doorverbindingen, alle typen koppelingen/verdelers, filters.More generally, thanks to the flexibility of such a PWB / air radio / microwave structure technology, all possible radio / microwave functions can be integrated into one panel, in particular: low-loss radio / microwave interconnections, all types of couplings / distributors, filters.
10 Zo kunnen andere toepassingen van de radio/microgolfstructuur zijn: hoge-frequentiepanelen, bijvoorbeeld moederborden in computers, planaire antennes, geïntegreerde koppelingen/verdelers, geïntegreerde hoge Q filters.10 Other applications of the radio / microwave structure can be: high-frequency panels, for example motherboards in computers, planar antennas, integrated couplers / distributors, integrated high Q filters.
10276411027641
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1027641A NL1027641C2 (en) | 2004-12-02 | 2004-12-02 | Radio microwave structure involves phased array antennas based on relative technology |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1027641 | 2004-12-02 | ||
| NL1027641A NL1027641C2 (en) | 2004-12-02 | 2004-12-02 | Radio microwave structure involves phased array antennas based on relative technology |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL1027641C2 true NL1027641C2 (en) | 2006-06-07 |
Family
ID=34974537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL1027641A NL1027641C2 (en) | 2004-12-02 | 2004-12-02 | Radio microwave structure involves phased array antennas based on relative technology |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL1027641C2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06196924A (en) * | 1992-10-29 | 1994-07-15 | Sanyo Electric Co Ltd | Microwave antenna |
| EP0801433A1 (en) * | 1996-04-12 | 1997-10-15 | Harris Corporation | Air-dielectric stripline |
| US5724012A (en) * | 1994-02-03 | 1998-03-03 | Hollandse Signaalapparaten B.V. | Transmission-line network |
| EP1187249A2 (en) * | 2000-08-30 | 2002-03-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Superconductor filter and radio transmitter-receiver |
-
2004
- 2004-12-02 NL NL1027641A patent/NL1027641C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06196924A (en) * | 1992-10-29 | 1994-07-15 | Sanyo Electric Co Ltd | Microwave antenna |
| US5724012A (en) * | 1994-02-03 | 1998-03-03 | Hollandse Signaalapparaten B.V. | Transmission-line network |
| EP0801433A1 (en) * | 1996-04-12 | 1997-10-15 | Harris Corporation | Air-dielectric stripline |
| EP1187249A2 (en) * | 2000-08-30 | 2002-03-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Superconductor filter and radio transmitter-receiver |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 549 (E - 1618) 19 October 1994 (1994-10-19) * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109616759B (en) | Full-duplex active phased array filtering antenna array surface | |
| AU2009300419B2 (en) | Multilayer metamaterial isolator | |
| US8059049B2 (en) | Dual band active array antenna | |
| US8154469B2 (en) | Radio frequency (RF) transition design for a phased array antenna system utilizing a beam forming network | |
| US6104343A (en) | Array antenna having multiple independently steered beams | |
| US6535168B1 (en) | Phased array antenna and method of manufacturing method | |
| US6559798B1 (en) | Phased array antenna and method of manufacturing the same | |
| US20040048420A1 (en) | Method for embedding an air dielectric transmission line in a printed wiring board(PCB) | |
| US7609210B2 (en) | Phased array antenna system utilizing a beam forming network | |
| JPS5827403A (en) | Flat and thin circuilar array antenna | |
| US8362856B2 (en) | RF transition with 3-dimensional molded RF structure | |
| US20200220273A1 (en) | System and Method with Multilayer Laminated Waveguide Antenna | |
| EP2408066B1 (en) | Systems and methods for exciting long slot radiators of an RF antenna | |
| US9716305B2 (en) | Balun | |
| CN107293842B (en) | Butler matrix network structure based on medium integrated suspension line | |
| KR20100017038A (en) | Printed wiring board | |
| US20060273973A1 (en) | Millimeter wave passive electronically scanned antenna | |
| NL1027641C2 (en) | Radio microwave structure involves phased array antennas based on relative technology | |
| WO2005107014A1 (en) | Multilayer printed wiring board radiating device and phased array antenna using it | |
| EP2006956B1 (en) | System and method for a radio frequency (RF) transition design for a phased array antenna system utilizing a beam forming network | |
| CN110957574A (en) | Strip line feed broadband millimeter wave antenna unit | |
| CN113690603A (en) | Millimeter wave antenna | |
| CN111684656A (en) | Antenna for communication with a transponder | |
| US6515236B2 (en) | Printed wiring board and manufacturing method of the printed wiring board | |
| CN210926321U (en) | Strip line feed broadband millimeter wave antenna unit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD2B | A search report has been drawn up | ||
| MM | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20160101 |