毫米波16通道收发变频信道组件制造技术

本发明专利技术涉及收发变频信道技术领域，是一种主要采用MMIC裸芯片与LTCC电路混合设计、通过一次或多次变频方式实现微小型化设计的毫米波16通道收发变频信道组件，整体呈三层结构，上层包括电源控制部分，中间层为变频电路部分，下层包括16路波导接口；所述变频电路部分包括16路接收通道、1路发射通道和本振处理电路，接收通道和发射通道共用16路波导接口，收发分时供电，通过射频开关进行通道切换，各层之间电源及控制信号通过微型低频连接器互连，射频信号通过射频绝缘子互连；各层内部通过过孔实现互连。实现了毫米波多通道收发变频信道的高密度集成化，体积小，重量轻，环境适应能力强，提高了系统在各种环境条件下工作的可靠性与稳定性。符合收发变频信道小型化的未来趋势。

Millimeter wave 16 channel transceiver frequency conversion channel assembly

The present invention relates to the technical field of transceiver frequency channel, is one of the main design and implementation using MMIC bare miniaturized millimeter wave transceiver channel 16 channel frequency components of one or more frequency conversion by mixing design, chip and LTCC circuit, an overall structure of three layers, the upper layer comprises a power source control part, the middle layer is a part of frequency conversion circuit the lower, including 16 waveguide interface; the frequency conversion circuit includes 16 receiver channels, 1 transmitter channels and the vibration processing circuit, the receiving channel and transmit channel shared 16 waveguide interface, power receiving points, for channel switching through the RF switch, each layer between the power supply and control signal through micro low frequency connector interconnects the RF signal through RF interconnection, insulator layers through the hole; internal interconnection. It realizes the high density integration, small size, light weight, strong adaptability to environment, and improves the reliability and stability of the system under various environmental conditions. The future trend of miniaturization of transceiver frequency conversion channel.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及收发变频信道
，是一种主要采用MMIC裸芯片与LTCC电路混合设计、通过一次或多次变频方式实现微小型化设计的毫米波16通道收发变频信道组件。
技术介绍
变频信道是连接射频部分和基带部分的桥梁，是现代无线电通信、无线电探测的关键部分。在现代信息化战争中，变频信道扮演着重要的角色。无线电收发装置(例如天线)的尺寸与其接收和发射的无线电波长成正比。携带信息的低频信号需通过一次或者多次变频，将频谱搬移至射频部分，便于使用合适尺寸的天线发射出去；天线接收到的无线电波，通过一次或者多次变频，将频谱搬移至中频部分，便于后级电路处理分析。变频信道在满足系统常温性能指标要求的情况下，还必须满足诸如弹载、机载等特殊的安装和使用环境，这对变频信道提出了更加苛刻的要求。传统方式下的变频信道通常包括接收、发射和本振三大独立模块。接收模块通过预选滤波器选出需要接收的射频微弱信号，由限幅低噪声放大器将微弱信号放大后变频到中频，再通过中频滤波器提取出需要的中频信号，送至信号处理模块解调分析；发射模块将基带产生的中频信号变频到射频，然后通过滤波选出需要发射的射频信号，经放大后输出至天线；本振模块为接收模块和发射模块提供所需的本振驱动信号。面对各种各样的工作环境，传统方式下的变频信道已暴露出极大的局限性，主要包括以下几点：1、传统方式的变频信道分为接收、发射、本振三个独立模块，各个模块功能单一，集成度低，系统体积庞大，电路组装复杂；2、传统方式的变频信道器件种类、器件数量多，装配方式多样，在复杂的使用环境下可靠性、稳定性受到了极大挑战；3、传统方式的变频信道采用软基片单面走线设计，元器件布局布线通常按照直线排列，空间利用率低；4、传统方式的变频信道通常选用波导滤波器、腔体滤波器等体积较大、重量较大、温度稳定性较差的器件，无法满足弹载、机载、背负式等特殊的安装和使用环境。
技术实现思路
本专利技术克服了传统方式变频信道的局限性，提出一种以毫米波MMIC裸芯片和LTCC电路为核心的毫米波16通道收发变频信道组件，将毫米波变频部分所有的MMIC裸芯片、薄膜电路高密度集成在LTCC电路板材上。本专利技术技术方案如下：一种毫米波16通道收发变频信道组件，其特征在于：整体呈三层结构，上层包括电源控制部分，中间层为变频电路部分，下层包括16路波导接口；所述变频电路部分包括16路接收通道、1路发射通道和本振处理电路，接收通道和发射通道共用16路波导接口，收发分时供电，通过射频开关进行通道切换，各层之间电源及控制信号通过微型低频连接器互连，射频信号通过射频绝缘子互连；各层内部通过过孔实现互连。所述16路接收通道分别经两次变频，实现毫米波Ka波段信号至中频信号之间的变换；1路发射通道通过一次变频，实现中频L波段信号至毫米波Ka波段信号之间的变换，再通过1分16波导功分后送至16路波导接口连接至天线；电源控制部分为DC-DC电源，实现外部输入电压到内部供电电压之间的转换，同时实现收发切换和收发分时供电的控制。所述电源控制部分包括PCB板、DC-DC电源模块电路、电源滤波电路、控制电路、开关驱动电路、内层屏蔽罩、腔体以及对外的低频接口；控制信号和外部电源从低频接口输入，DC-DC电源模块电路将输入的电源电压转换为内部所需的供电电压，再经电源滤波电路滤波；控制电路和开关驱动电路为相应的电路提供驱动电压和驱动电流，DC-DC电源模块电路置于内层屏蔽罩中，防止对敏感电路造成干扰，以上电路均以PCB板为载体，全部置于腔体内，实现模块化设计。所述变频电路部分包括LTCC板、PCB板、小腔体、内部隔条、大腔体、接收链路、发射链路和本振链路，其中接收链路和发射链路共用波导微带探针过渡1和收发切换射频开关；接收链路、发射链路和本振链路的毫米波变频部分均置于小腔体内，以LTCC板为载体，并用内部隔条隔开改善隔离度；中频部分以PCB板为载体，小腔体和PCB板均置于大腔体内，实现模块化设计。波导接口部分包括腔体、16路波导以及对外的波导接口。毫米波变频部分以MMIC裸芯片和LTCC电路为核心，将毫米波变频部分所有的MMIC裸芯片、薄膜电路高密度集成在LTCC电路板材上；中频部分以多层微波板为载体，采用成熟可靠的表贴工艺，降低组装难度，提高系统的稳定性。毫米波LTCC电路包括Ka波段信号放大器、滤波器、第一本振功率分配器、倍频器、第一混频器、第一中频滤波器和第一中频放大器电路，16个通道组成一个大腔体，每4个通道组成一个小腔体，小腔体内部用隔条隔开，改善通道间的隔离度。毫米波变频部分的毫米波薄膜电路包括薄膜滤波器电路，其特征在于尺寸小、重量轻、插入损耗小、温度稳定性好；所述中频部分采用PCB板级LC滤波器，将滤波器元器件电感和电容等直接焊接在印制板上，其特征在于尺寸小、重量轻、布局灵活、便于装配和调试。变频信道的接收链路为二次变频方式，第一次变频将Ka波段信号变换至L波段，第二次变频将L波段信号变换至150MHz信号，其好处在于不需要的信号距离中频频率很远，减小了中频滤波器的设计难度。变频信道的第一本振信号为X波段信号，为了将Ka波段信号变换至L波段，第一本振信号需经过倍频、滤波放大之后再送至混频器与相应的信号进行频率变换。变频信道的发射链路通过一分十六波导功分后送至16路波导接口连接至天线，波导结构采用对称设计，发射信号能被等幅等相地传输至天线。采用波导接口还具有驻波好、插入损耗小、温度稳定性好、装配调试量小的优点。DC-DC电路采用屏蔽罩隔离，防止对其他电路造成干扰。同时，电源和控制部分位于叠层结构的最上层，有利于模块的散热。本专利技术的有益效果如下：1、叠层结构设计根据信号工作频率高低、信号类型不同、电路功能不同进行分层分区设计。其中上层电源和控制电路为低频电路，分别处理模拟电压电流信号和数字逻辑信号，拓扑设计为电源分区和控制逻辑分区。中间层毫米波处理电路为高频电路，毫米波变频之后为中频电路，拓扑设计为射频和中频两大分区：射频分区以LTCC电路为载体、通过MMIC裸芯片对毫米波进行滤波放大和频率变换，实现多信道小型化设计，将放在同一水平面的印制电路分解到空间垂直的多个水平面上，通过层间的垂直互连实现三维拓扑结构；中频分区处理的信号来自射频分区毫米波频段下变频到L波段之后的信号，故以多层微波板为载体，采用成熟可靠的表贴工艺，降低组装难度，提高系统的稳定性。下层波导接口电路功能简单，需要将16路天线接口等幅等相转接到相对集中的位置上，为了充分保证各路幅相一致性，仿真设计全部为对称结构，并采用温度性能稳定、损耗低的波导结构实现。2、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：实现了毫米波多通道收发变频信道的高密度集成化，体积小，重量轻，环境适应能力强，提高了系统在各种环境条件下工作的可靠性与稳定性。符合收发变频信道小型化的未来趋势。附图说明图1为本专利技术组成框图。图2为本专利技术原理框图。图3为本专利技术毫米波频段采用的薄膜滤波器拓扑结构。图4为本专利技术中频电路采用的板级LC滤波器拓扑结构。附图中：电源控制部分1，接收通道2、发射通道3，本振处理电路4。具体实施方式实施例1一种毫米波16通道收发变频信道组件整体呈三层结构，上层包括电源控制部分1，中间层为变频电路部分，下层包括16路波导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种毫米波16通道收发变频信道组件，其特征在于：整体呈三层结构，上层包括电源控制部分（1），中间层为变频电路部分，下层包括16路波导接口；所述变频电路部分包括16路接收通道（2）、1路发射通道（3）和本振处理电路（4），接收通道（2）和发射通道（3）共用16路波导接口，收发分时供电，通过射频开关进行通道切换，各层之间电源及控制信号通过微型低频连接器互连，射频信号通过射频绝缘子互连；各层内部通过过孔实现互连。

【技术特征摘要】
1.一种毫米波16通道收发变频信道组件，其特征在于：整体呈三层结构，上层包括电源控制部分（1），中间层为变频电路部分，下层包括16路波导接口；所述变频电路部分包括16路接收通道（2）、1路发射通道（3）和本振处理电路（4），接收通道（2）和发射通道（3）共用16路波导接口，收发分时供电，通过射频开关进行通道切换，各层之间电源及控制信号通过微型低频连接器互连，射频信号通过射频绝缘子互连；各层内部通过过孔实现互连。2.根据权利要求1所述的毫米波16通道收发变频信道组件，其特征在于：所述16路接收通道（2）分别经两次变频，实现毫米波Ka波段信号至中频信号之间的变换；1路发射通道（3）通过一次变频，实现中频L波段信号至毫米波Ka波段信号之间的变换，再通过1分16波导功分后送至16路波导接口连接至天线；电源控制部分（1）为DC-DC电源，实现外部输入电压到内部供电电压之间的转换，同时实现收发切换和收发分时供电的控制。3.根据权利要求1所述的毫米波16通道收发变频信道组件，其特征在于：所述电源控制部分（1）包括PCB板、DC-DC电源模块电路、电源滤波电路、控制电路、开关驱动电路、内层屏蔽罩、腔体以及对外的低频接口；控制信号和外部电源从低频接口输入，DC-DC电源模块电路将输入的电源电压转换为内部所需的供电电压，再经电源滤波电路滤波；控制电路和开关驱动电路为相应的电路提供驱动电压和驱动电流，DC-DC电源模块电路置于内层屏蔽罩中，防止对敏感电路造成干扰，以上电路均以PCB板为载体，全部置于腔体内，实现模块化设计。4.根据权利要求1所述的毫米波16通道收发变频信道组件，其特征在于：所述变频电路部分包括LTCC板、PCB板、小腔体、内部隔条、大腔体、接收链路、发射链路和本振链路，其中接收链路和发射链路共用波导微带探针过渡1和收发切换...

【专利技术属性】
技术研发人员：章圣长，吴仕强，
申请(专利权)人：成都瑞迪威科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51