一种可扩充板式有源阵列天线制造技术

本发明专利技术公开了一种可扩充板式有源阵列天线，属于有源阵列天线技术领域，包括天线板和多功能基板，所述天线板内通过隔板分成上腔体和背面腔体，所述背面腔体背离上腔体的端面覆盖有盖板；所述多功能基板设置在隔板下端面上，多功能基板背离隔板的端面上连接有TR组件、电源件及波控件；所述上腔体包括多个正面腔体，每个正面腔体内均设有绝缘子，上腔体上覆盖有微带板，正面腔体、绝缘子及微带板形成辐射单元，通过辐射单元发射或接收射频信号，其具有低剖面、低质量面密度、低成本、高自动化装配程度、波束扫描范围大和效率高的优点。

An extensible plate type active array antenna

The invention discloses an extensible plate type active array antenna, which belongs to the technical field of the active array antenna, including the antenna plate and the multi-functional substrate. The antenna plate is divided into the upper cavity and the back cavity through the partition board, and the back cavity of the back cavity is separated from the end face of the upper chamber with a cover plate; the multi-function substrate is set under the partition board. On the end face, a TR component, a power source and a wave control are connected to the end face of the multifunction base plate. The upper cavity comprises a plurality of frontal cavities, an insulator is provided in each front cavity, a microstrip plate is covered on the upper cavity, the front cavity, insulator and the microstrip plate are formed to form radiation units, and transmitted or connected through a radiation unit. The RF signal has the advantages of low profile, low quality surface density, low cost, high automation assembly level, large beam scanning range and high efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种可扩充板式有源阵列天线
本专利技术属于有源阵列天线
，具体涉及一种可扩充板式有源阵列天线。
技术介绍
为了提升片式有源阵列天线的集成度，减少层数，降低剖面高度和质量面密度，并提高装配的自动化程度，近年来，可扩充板式阵列技术成为研究热点，其主要特点是将传统五层以上堆叠的片式有源阵列天线的层数降至一层或两层，实现超低剖面和超低质量面密度；目前国内外主要的有源相控阵雷达研究机构及供应商开发了多个频段、不同用途的可扩充板式阵列天线，如IMST开发的基于LTCC基板的Ka波段8×8单元板式阵列有源天线，天线辐射层和有源器件电路层中间内埋液冷管道，实现单层LTCC基板内集成有源天线子阵的所有部件、液冷效率高、剖面高度低、重量轻；MACOM公司开发的S波段SPAR有源天线，在单层瓦片内集成天线辐射单元、收发器件、高低频馈电网络、电源及控制电路；IMST和MACOM等开发的板式阵列天线集成度高，但由于天线单元和馈电网络共用多层基板，天线单元形式只能采用多层微带结构，导致有源阵列天线的扫描角小、效率低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于：在有源阵列天线采用板式架构，且实现低剖面、质量面密度和高自动化装配程度的情况下如何提高有源阵列天线的扫描角，提高扫描效率。本专利技术采用以下技术方案解决上述技术问题：一种可扩充板式有源阵列天线，包括天线板和多功能基板，所述天线板内通过隔板分成上腔体和背面腔体，所述背面腔体背离上腔体的端面覆盖有盖板；所述多功能基板设置在隔板下端面上，多功能基板背离隔板的端面上连接有TR组件、电源件及波控件；所述上腔体包括多个正面腔体，每个正面腔体内均设有绝缘子，上腔体上覆盖有微带板，正面腔体、绝缘子及微带板形成辐射单元。优选地，本专利技术所述的一种可扩充板式有源阵列天线，所述多个正面腔体呈N×N阵列，所述TR组件数为N*N/4个。优选地，本专利技术所述的一种可扩充板式有源阵列天线，所述绝缘子包括馈电探针，所述馈电探针通过介质套设置在隔板上，并穿过隔板伸入到多功能基板内，且馈电探针的上端与微带板连接、下端与多功能基板下端面齐平。优先地，本专利技术所述的一种可扩充板式有源阵列天线，所述多功能基板包括由上而下依次设置的信号层、电源层、接地层和表贴层，所述信号层与隔板间、信号层与电源层间、电源层与接地层间、接地层与表贴层间均设有介质层；所述TR组件、电源件及波控件均与表贴层连接；还包括与所述信号层、电源层、接地层、表贴层垂直的馈电垂直过渡、电源垂直过渡和信号垂直过渡，所述馈电垂直过渡与馈电探针对应设置，其上端面与隔板下端面齐平，并与相应馈电探针下端连接，馈电垂直过渡与信号层、电源层及表贴层互联，馈电垂直过渡用以传输射频信号；各组电源垂直过渡的上端面均与电源层齐平，并与电源层及表贴层互联，电源垂直过渡用以将电源件提供的电能经电源层传递至各TR组件；各组信号垂直过渡的上端面均与信号层齐平，并与信号层、电源层及表贴层互联，信号垂直过渡用以将波控件发出的波控指令经信号层传递至各TR组件。优选地，本专利技术所述的一种可扩充板式有源阵列天线，所述表贴层上设有电源口、电源器件焊盘、射频总口、射频网络、TR射频焊盘、TR低频焊盘、波控器件焊盘和控制口；所述电源口与电源器件焊盘连接；所述射频总口与射频网络连接，所述控制口与波控器件焊盘连接；所述TR组件的射频引脚和低频引脚分别通过表贴焊接的方式与TR射频焊盘、TR低频焊盘及射频网络连接；所述电源件的引脚通过表贴焊接的方式与电源器件焊盘连接；所述波控件的引脚通过表贴焊接的方式与波控器件焊盘连接；所述馈电垂直过渡下端与TR射频焊盘连接；所述电源垂直过渡的数量为N*N/4+1组，一组电源垂直过渡的下端与电源器件焊盘连接，剩余各组电源垂直过渡的下端分别与对应TR低频焊盘连接；所述信号垂直过渡的数量为N*N/4+1组，一组信号垂直过渡的下端与波控器件焊盘连接，剩余各组信号垂直过渡的下端分别与对应TR低频焊盘连接。优选地，本专利技术所述的一种可扩充板式有源阵列天线，所述天线板、隔板及多个正面腔体由铝板一体加工成型。优选地，本专利技术所述的一种可扩充板式有源阵列天线，所述微带板、天线板、多功能基板及盖板间均通过焊接方式连接，所述绝缘子与隔板及馈电垂直过渡间均通过焊接方式连接。优选地，本专利技术所述的一种可扩充板式有源阵列天线，所述天线板的厚度为8-15mm。优选地，本专利技术所述的一种可扩充式有源阵列天线，所述背面腔体的深度为5-8mm。优选地，本专利技术所述的一种可扩充板式有源阵列天线，所述各介质层的厚度分别为0.127mm的n1倍、n2倍、n3倍及n4倍，其中n1、n2、n3及n4均为正数，且n1、n2、n3及n4相等或不等。本专利技术技术有益效果：本专利技术技术方案通过正面腔体与微带板、绝缘子形成辐射单元，具有低剖面、低质量面密度、波束扫描范围大、效率高的优点；天线板、隔板及正面腔体通过铝板一体成型，加工简单、成本低廉，天线内部结构均通过焊接连接，可快速自动化装配，缩短生产周期。附图说明图1为本专利技术实施例中可扩充板式有源阵列天线的剖视图；图2为本专利技术实施例中可扩充板式有源阵列天线的俯视图；图3为本专利技术实施例中可扩充板式有源阵列天线的仰视图；图4为本专利技术实施例中多功能基板的结构示意图；图5为本专利技术实施例中表贴层结构示意图；图6为8GHz本专利技术天线的发射方位向45度扫描测试方向图；图7是12GHz本专利技术天线的接收方位向45度扫描测试方向图。具体实施方式为便于本领域技术人员理解本专利技术技术方案，现结合说明书附图对本专利技术技术方案做进一步的说明。如图1、图2及图3所示，本实施例提供的一种可扩充板式有源阵列天线，包括天线板1，所述天线板1内通过隔板2形成上腔体与背面腔体3，所述背面腔体3背离上腔体的端面覆盖有盖板4；隔板2下端面上设置有多功能基板5，多功能基板5背离隔板2的端面上连接有TR组件6、电源件7及波控件8；所述上腔体包括多个正面腔体9，正面腔体9呈N×N阵列排布，且N*N为4的整数倍，TR组件6的个数为N*N/4，每个正面腔体9内均设有绝缘子10，上腔体上覆盖有微带板11；正面腔体9、绝缘子10及微带板11形成辐射单元，以实现射频信号的发射与波束的形成功能；电源件7为TR组件6提供电源；波控件8将接收到的波控指令进行分发和转换后传输至TR组件6实现对TR组件6的开关和波束的控制。如图2、图3及图5所示，本实施例中的阵列天线工作在X波段，正面腔体9的阵列规模为4×4，TR组件6的数目为4；该阵列天线的天线板1为铝板，其上端面通过数控机械加工的方式铣出4×4阵列的正面腔体9，背面通过数控机械加工的方式铣出背面腔体3；天线板1的厚度范围为8-15mm，正面腔体9的深度根据天线的工作频段选择，相邻两个正面腔体9的中心间距根据实际需要来确定，背面腔体3的深度范围为5-8mm，本实施例中天线板1的厚度为15mm，相邻两个正面腔体9的中心间距为15mm，正面腔体9的深度为4mm，背面腔体的深度为8mm。所述绝缘子10包括馈电探针12，所述馈电探针12通过介质套13设置在隔板2上，并穿过隔板2伸入到多功能基板5内，且馈电探针12的上端与微带板11连接、下端与多功能基板5下端面齐平，本实施例中，馈电探针12由铜制成，其导电效率较好本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可扩充板式有源阵列天线，包括天线板和多功能基板，其特征在于，所述天线板内通过隔板分成上腔体和背面腔体，所述背面腔体背离上腔体的端面覆盖有盖板；所述多功能基板设置在隔板下端面上，多功能基板背离隔板的端面上连接有TR组件、电源件及波控件；所述上腔体包括多个正面腔体，每个正面腔体内均设有绝缘子，上腔体上覆盖有微带板，正面腔体、绝缘子及微带板形成辐射单元。

【技术特征摘要】
1.一种可扩充板式有源阵列天线，包括天线板和多功能基板，其特征在于，所述天线板内通过隔板分成上腔体和背面腔体，所述背面腔体背离上腔体的端面覆盖有盖板；所述多功能基板设置在隔板下端面上，多功能基板背离隔板的端面上连接有TR组件、电源件及波控件；所述上腔体包括多个正面腔体，每个正面腔体内均设有绝缘子，上腔体上覆盖有微带板，正面腔体、绝缘子及微带板形成辐射单元。2.根据权利要求1所述的一种可扩充板式有源阵列天线，其特征在于，所述多个正面腔体呈N×N阵列，所述TR组件数为N*N/4个。3.根据权利要求1或2所述的一种可扩充板式有源阵列天线，其特征在于，所述绝缘子包括馈电探针，所述馈电探针通过介质套设置在隔板上，并穿过隔板伸入到多功能基板内，且馈电探针的上端与微带板连接、下端与多功能基板下端面齐平。4.根据权利要求3所述的一种可扩充板式有源阵列天线，其特征在于，所述多功能基板包括由上而下依次设置的信号层、电源层、接地层和表贴层，所述信号层与隔板间、信号层与电源层间、电源层与接地层间、接地层与表贴层间均设有介质层；所述TR组件、电源件及波控件均与表贴层连接；还包括与所述信号层、电源层、接地层、表贴层垂直的馈电垂直过渡、电源垂直过渡和信号垂直过渡，所述馈电垂直过渡与馈电探针对应设置，其上端面与隔板下端面齐平，并与相应馈电探针下端连接，馈电垂直过渡的下端与TR组件连接，馈电垂直过渡与信号层、电源层及表贴层互联，馈电垂直过渡用以传输射频信号；所述电源垂直过渡上端面与电源层齐平，并与电源层及表贴层互联，电源垂直过渡将电源件提供的电能经电源层传递至各TR组件；所述信号垂直过渡的上端面与信号层齐平，并与信号层、电源层及表贴层互联，信号垂直过渡将波控件发出的波控指令经信号层传递至各TR组件。5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文兰，郑林华，卢晓鹏，张德智，范腾，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：安徽,34