一种有源相控阵雷达收发组件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种有源相控阵雷达收发组件，其包括四路收发电路单元、一路多功能复用电路单元。每路收发电路单元包括环行隔离器、限幅器、低噪声放大器、驱动放大器和功率放大器。多功能复用电路单元包括一个1﹕4带状线功分/合成网络、四个幅相多功能电路、四个波控电路和四个电源调制电路。每路收发电路单元的接收信号由天线输入，经过环行隔离器、限幅器、低噪声放大器、幅相多功能电路，最后由1﹕4带状线功分/合成网络将四个通道的接收信号合成输出；而发射信号由组件公共端输入，经1﹕4带状线功分/合成网络、幅相多功能电路、驱动放大器、功率放大器、环行隔离器输出。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种雷达收发组件，尤其涉及一种有源相控阵雷达收发组件。
技术介绍
新一代有源相控阵雷达系统为提高测量精度需要高频宽带工作；为增大威力需要发射输出大功率；为抑制栅瓣、防止出现测角多值歧义，要求通道单元间距小于工作频率的半波长尺寸；为适合机载、星载等平台使用，要求有源阵面高集成、低剖面和轻重量。有源阵面是有源相控阵雷达系统的核心，收发组件是有源阵面的指标和成本关键，这就相应的要求新一代收发组件要突破高频工作、宽频带、大功率和高集成的技术难点。传统的多联收发组件采用“砖块式”结构，主要存在如下不足：(1)大多工作在X波段及其以下，X波段以上及其毫米波段成功应用很少；(2)大多属于窄带系统，绝对带宽4GHz还存在很多技术难点；(3)通道级联数不够多，每个通道独立集成，使得单元间距和组件尺寸大、高剖面；(4)散热设计不全面，使得输出功率受限；因此，传统的收发组件形式已经不能满足这些场合下雷达载荷的应用需求。
技术实现思路
本技术旨在根本解决上述问题，提供一种有源相控阵雷达收发组件。本技术的有源相控阵雷达收发组件为一种Ku波段宽频带大功率高集成度有源相控阵雷达收发组件，可有效解决Ku波段有源相控阵雷达有源阵面宽频带(14-18Ghz)、大功率(≥8W)、高集成(阵元间距≤半波长、四联集成、
片式化(组件厚度≤7mm))的技术难点，解决了现有技术在机载、星载等应用场合存在频带、功率、体积、馈电等方面的不满足使用需求的问题。本技术的解决方案是：一种有源相控阵雷达收发组件，其是一个四通道收发组件，且包括：四路收发电路单元、一路多功能复用电路单元；每路收发电路单元包括：环行隔离器、限幅器、低噪声放大器、驱动放大器和功率放大器；多功能复用电路单元包括：一个1﹕4带状线功分/合成网络、四个幅相多功能电路、四个波控电路、四个电源调制电路；四个幅相多功能电路、四个波控电路、四个电源调制电路均与四路收发电路单元相对应；其中：每路收发电路单元的接收信号由天线输入，经过相应环行隔离器用以增加收发通道隔离，再经过相应限幅器用以防止接收通道烧毁，接着经过相应低噪声放大器用以保证较低的噪声系数并放大，然后经过相应幅相多功能电路用以实现接收支路幅度和相位控制，最后由1﹕4带状线功分/合成网络将四个通道的接收信号合成输出；限幅器、低噪声放大器构成接收通道的主体框架；每路收发电路单元的发射信号由组件公共端输入，经1﹕4带状线功分/合成网络供给四个幅相多功能电路用以实现发射支路幅度和相位控制，接着依次经驱动放大器、功率放大器、环行隔离器输出；放大器、功率放大器构成发射通道的主体框架。作为上述方案的进一步改进，每路电路单元具有发射态、接收态、匹配负载态的三态任意可选，且接收和发射的幅度和相位均能独立控制。作为上述方案的进一步改进，限幅器、低噪声放大器装载在接收钼铜载体上，驱动放大器、功率放大器装载在发射钼铜载体上。进一步地，1﹕4带状线功分/合成网络、四个幅相多功能电路、四个波控电路、四个电源调制电路均设计和装载在一个LTCC多层整板中。作为上述方案的进一步改进，环行隔离器与限幅器之间的互连方式采用金丝键合。进一步地，环行隔离器与功率放大器之间的互连方式采用金带键合。作为上述方案的进一步改进，幅相多功能电路包括单刀三掷开关、数控衰减器、数控移相器和补偿放大器；根据相应波控电路提供的开关控制信号，依次经过数控衰减器、数控移相器后，经由单刀三掷开关切换选择导通发射通道、或接收通道、或一个匹配负载。作为上述方案的进一步改进，该组件对外射频接口包括：天线端4路盲插式SMP射频同轴连接器、公共端1路SSMA射频同轴连接器。作为上述方案的进一步改进，该组件内部的四个通道之间采用与该组件的壳体一体化加工的金属隔筋分开。作为上述方案的进一步改进，1﹕4带状线功分/合成网络采用内埋带状线传输；LTCC多层整板作为基板共开腔六处，其中四处为幅相多功能电路粘结处，一处为输入接口微带线-带状线平层过渡，一处为输出接口带状线-微带线平层过渡。本技术提供的有源相控阵雷达收发组件为Ku波段宽频带大功率高集成有源相控阵雷达收发组件，通过采用LTCC多层整板空间复用技术、宽带匹配电路优化设计技术、高效散热设计技术、内埋带状线宽带功分/合成网络技术、宽带微带线-带状线平层阶梯渐变过渡技术、输出接口盲配设计和多芯片组件组装技术，实现了收发组件的高频宽带、大功率、小体积、片式化；通过收发通道模块化设计和工艺技术、可制造性设计技术、电源调制电路设计技术、降额设计技术、射频接口感应焊技术、壳体低频连接器一体化焊接技术和多芯片组件自动组装技术，实现了收发组件的高气密、高成品和高可靠。附图说明图1为本技术实施例的有源相控阵雷达收发组件的电路连接示意图；图2为图1中幅相多功能电路的连接示意图；图3为本技术实施例的有源相控阵雷达收发组件的外部结构示意图；图4为本技术实施例的有源相控阵雷达收发组件的电路布局示意图；图5为本技术实施例的有源相控阵雷达收发组件的多功能复合电路单元用LTCC基板开腔结构示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。本技术的有源相控阵雷达收发组件为一种Ku波段宽频带大功率高集成有源相控阵雷达收发组件装置。本技术实施例利用LTCC多层整板空间复用技术、内埋带状线功分/合成网络技术、宽带微带线-带状线平层阶梯渐变过渡技术、宽带匹配电路优化设计技术、高效散热设计技术、输出接口盲配设计和多芯片组件组装技术，实现了收发组件的高频宽带、大功率、小体积和片式化。因而本技术所提供的有源相控阵雷达收发组件具有宽频带、大功率、高集成、高可靠的特质。图1为Ku波段收发组件即有源相控阵雷达收发组件的电路连接示意图。该组件是个四通道收发组件，共有四路收发电路单元和一路多功能复用电路单元。每路收发电路单元包括环行隔离器1(即图1中的环行器)、限幅器2、低噪声放大器3、驱动放大器5和功率放大器6。一路复合多功能电路单元用一个LTCC多层整板涵盖了一个1：4带状线功分/合成网络7(即图1中的1：4功分/合路器)、四个幅相多功能电路4(即图1中的多功能幅相控制)、四个波控电路8和四个电源调制电路9(即图1中的电源调制)。每路收发电路单元的接收信号由天线输入，经过组件的环行隔离器1(用以增加收发通道隔离)、限幅器2(用以防止接收通道烧毁)、低噪声放大器3(用以保证较低的噪声系数)、幅相多功能电路4(用以实现接收支路幅度和相
位控制)，最后由1﹕4带状线功分/合成网络7将四个通道的接收信号合成输出。其中，限幅器2耐受脉冲功率高达15W，可以有效保证接收低噪声放大器3的安全。低噪声放大器3采用0.25um GaAs PHEMT工艺和低噪声设计技术，线性增益高，噪声系数小，可以有效实现整个组件的低噪声系数。限幅器2、低噪声放大器3构成接收通道的主体框架。每路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源相控阵雷达收发组件，其特征在于：其是一个四通道收发组件，且包括四路收发电路单元、一路多功能复用电路单元；每路收发电路单元包括环行隔离器(1)、限幅器(2)、低噪声放大器(3)、驱动放大器(5)和功率放大器(6)；多功能复用电路单元包括一个1﹕4带状线功分/合成网络(7)、四个幅相多功能电路(4)、四个波控电路(8)、四个电源调制电路(9)；四个幅相多功能电路(4)、四个波控电路(8)、四个电源调制电路(9)均与四路收发电路单元相对应；其中：每路收发电路单元的接收信号由天线输入，经过相应环行隔离器(1)用以增加收发通道隔离，再经过相应限幅器(2)用以防止接收通道烧毁，接着经过相应低噪声放大器(3)用以保证较低的噪声系数并放大，然后经过相应幅相多功能电路(4)用以实现接收支路幅度和相位控制，最后由1﹕4带状线功分/合成网络(7)将四个通道的接收信号合成输出；限幅器(2)、低噪声放大器(3)构成接收通道的主体框架；每路收发电路单元的发射信号由组件公共端输入，经1﹕4带状线功分/合成网络(7)供给四个幅相多功能电路(4)用以实现发射支路幅度和相位控制，接着依次经驱动放大器(5)、功率放大器(6)、环行隔离器(1)输出；驱动放大器(5)、功率放大器(6)构成发射通道的主体框架。...

【技术特征摘要】
1.一种有源相控阵雷达收发组件，其特征在于：其是一个四通道收发组件，且包括四路收发电路单元、一路多功能复用电路单元；每路收发电路单元包括环行隔离器(1)、限幅器(2)、低噪声放大器(3)、驱动放大器(5)和功率放大器(6)；多功能复用电路单元包括一个1﹕4带状线功分/合成网络(7)、四个幅相多功能电路(4)、四个波控电路(8)、四个电源调制电路(9)；四个幅相多功能电路(4)、四个波控电路(8)、四个电源调制电路(9)均与四路收发电路单元相对应；其中：每路收发电路单元的接收信号由天线输入，经过相应环行隔离器(1)用以增加收发通道隔离，再经过相应限幅器(2)用以防止接收通道烧毁，接着经过相应低噪声放大器(3)用以保证较低的噪声系数并放大，然后经过相应幅相多功能电路(4)用以实现接收支路幅度和相位控制，最后由1﹕4带状线功分/合成网络(7)将四个通道的接收信号合成输出；限幅器(2)、低噪声放大器(3)构成接收通道的主体框架；每路收发电路单元的发射信号由组件公共端输入，经1﹕4带状线功分/合成网络(7)供给四个幅相多功能电路(4)用以实现发射支路幅度和相位控制，接着依次经驱动放大器(5)、功率放大器(6)、环行隔离器(1)输出；驱动放大器(5)、功率放大器(6)构成发射通道的主体框架。2.如权利要求1所述的有源相控阵雷达收发组件，其特征在于：每路电路单元具有发射态、接收态、匹配负载态的三态任意可选，且接收和发射的幅度和相位均能独立控制。3.如权利要求1所述的有源相控阵雷达收发组件，其特征在于：限幅器(2)、低噪声放大器(3)装载在接收钼铜载体上，驱动放大器(5)...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂勇锋，金来福，丁德志，解启林，霍绍新，吕春明，李佩，
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：新型
国别省市：安徽;34