一种多通道瓦片式相控阵收发阵列制造技术

本实用新型专利技术公开了一种多通道瓦片式相控阵收发阵列，属于相控阵技术领域。本实用新型专利技术阵列包括子阵模块层、散热层和功能电路层，子阵模块层包括子阵模块，子阵模块包括相互扣合的上层金属壳体和下层金属壳体，上层金属壳体和下层金属壳体之间形成密闭的空腔，上层金属壳体的上表面设有天线电路板，上层金属壳体的下表面设有收发电路板，收发电路板上设有功率分配/合成网络和供电控制接口，下层金属壳体上设有第二射频连接器和低频连接器，低频连接器与所述供电控制接口互连。其具有良好的散热性和气密性，集成化程度高，体积小重量轻，使用方便，可以有效降低阵列的剖面高度，有利于实现阵列的一体化及小型化设计。

【技术实现步骤摘要】
一种多通道瓦片式相控阵收发阵列
本技术涉及相控阵
，具体是指一种多通道瓦片式相控阵收发阵列。
技术介绍
相控阵技术的发展促进了雷达技术的进一步发展。相控阵雷达具有良好的灵活性、快速波束扫描等优点。相对传统机械式扫描雷达，相控阵雷达通过控制阵元的幅相，能够实现波束的快速扫描。鉴于相控阵技术的优越性，越来越多测控及通信场景采用相控阵体制。通常，一个相控阵阵列具有多个通道，随着通道数量的增多，整个相控阵积也变得非常庞大，甚至超过了整个系统所能接收的体积要求，从而限制了相控阵技术的应用。随着集成电路技术的发展，相控阵收发阵列中越来越多的使用射频集成芯片，这些芯片通常需要良好的气密性以防止芯片被水气等腐蚀而损坏。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提出了一种多通道瓦片式相控阵收发阵列，该阵列结构紧凑、体积较小，具有良好的气密性。为了实现上述目的，本技术所采取的技术方案为：一种多通道瓦片式相控阵收发阵列，从上到下依次包括子阵模块层、散热层和功能电路层，所述子阵模块层包括多个以矩形阵列方式分布的子阵模块，所述子阵模块包括相互扣合的上层金属壳体和下层金属壳体，上层金属壳体和下层金属壳体之间形成密闭的空腔，上层金属壳体的上表面设有天线电路板，上层金属壳体的下表面设有收发电路板，天线电路板上以矩形阵列方式分布有多个贴片天线，所述收发电路板上设有功率分配/合成网络和供电控制接口，所述贴片天线通过穿过上层金属壳体的第一射频连接器与收发电路板连接，所述下层金属壳体上设有第二射频连接器和低频连接器，所述第二射频连接器与所述功率分配/合成网络的合路接口互连，所述低频连接器与所述供电控制接口互连；所述散热层上设有对应于第二射频连接器和低频连接器的接口穿孔，所述功能电路层内设有合路模块、变频模块、波控模块和电源模块，所述第二射频连接器、低频连接器、合路模块、变频模块、波控模块和电源模块中具有连接关系的对象之间通过线缆连接。可选的，所述天线电路板通过焊膏焊接在上层金属壳体的上表面，所述收发电路板通过焊膏焊接在上层金属壳体的下表面。可选的，所述第一射频连接器与所述收发电路板焊接，所述收发电路板上设有射频芯片，所述射频芯片通过金丝键合工艺与第一射频连接器或收发电路板连接。可选的，所述功率分配/合成网络为基于威尔金森功分器的一分多功分/合路网络。可选的，所述下层金属壳体上设有凸台和凹槽，所述凸台上设有导热材料，所述导热材料用于实现收发电路板与下层金属壳体之间的良好导热，所述凹槽用于容纳收发电路板上的凸出元件。可选的，所述第二射频连接器与所述功率分配/合成网络的合路接口之间的互连方式为弹性接触式连接，所述低频连接器与所述供电控制接口的互连方式也为弹性接触式连接。采用上述技术方案的有益效果在于：1、本技术阵列采用垂直互联方式，可以有效降低相控阵阵列的剖面高度，有利于实现阵列的一体化和小型化。2、本技术阵列将收发电路板设置在上层金属壳体和下层金属壳体之间的空腔内，可以加强子阵模块的气密性，防止芯片被水气等腐蚀而发生损坏。3、本技术阵列采用层状模块式结构，易于制造，便于扩展，具有极强的实用性。附图说明图1为本技术实施例中多通道瓦片式相控阵收发阵列的一种结构示意图，图中仅示意性地绘出了一个子阵模块；图2为子阵模块中功率分配/合成网络的一种结构示意图；图3为子阵模块的接收原理图；图4为子阵模块的发射原理图；图5a～c分别为子阵模块的俯视、侧视和仰视图；图6为图1中散热层的结构示意图；图7为功能电路层的结构示意图；图8a和b分别为图1的俯视和仰视图。具体实施方式以下结合附图中的示例和实际对本技术做进一步的说明。一种多通道瓦片式相控阵收发阵列，从上到下依次包括子阵模块层、散热层和功能电路层，所述子阵模块层包括多个以矩形阵列方式分布的子阵模块，所述子阵模块包括相互扣合的上层金属壳体和下层金属壳体，上层金属壳体和下层金属壳体之间形成密闭的空腔，上层金属壳体的上表面设有天线电路板，上层金属壳体的下表面设有收发电路板，天线电路板上以矩形阵列方式分布有多个贴片天线，所述收发电路板上设有功率分配/合成网络和供电控制接口，所述贴片天线通过穿过上层金属壳体的第一射频连接器与收发电路板连接，所述下层金属壳体上设有第二射频连接器和低频连接器，所述第二射频连接器与所述功率分配/合成网络的合路接口互连，所述低频连接器与所述供电控制接口互连；所述散热层上设有对应于第二射频连接器和低频连接器的接口穿孔，所述功能电路层内设有合路模块、变频模块、波控模块和电源模块，所述第二射频连接器、低频连接器、合路模块、变频模块、波控模块和电源模块中具有连接关系的对象之间通过线缆连接。可选的，所述天线电路板通过焊膏焊接在上层金属壳体的上表面，所述收发电路板通过焊膏焊接在上层金属壳体的下表面。可选的，所述第一射频连接器与所述收发电路板焊接，所述收发电路板上设有射频芯片，所述射频芯片通过金丝键合工艺与第一射频连接器或收发电路板连接。可选的，所述功率分配/合成网络为基于威尔金森功分器的一分多功分/合路网络。可选的，所述下层金属壳体上设有凸台和凹槽，所述凸台上设有导热材料，所述导热材料用于实现收发电路板与下层金属壳体之间的良好导热，所述凹槽用于容纳收发电路板上的凸出元件。可选的，所述第二射频连接器与所述功率分配/合成网络的合路接口之间的互连方式为弹性接触式连接，所述低频连接器与所述供电控制接口的互连方式也为弹性接触式连接。上述多通道瓦片式相控阵收发阵列中的子阵模块可以采用如下方法制造：（1）将第一射频连接器与上层金属壳体以第一温度进行一体化烧结成型；（2）将收发电路板通过焊膏以第一固化温度焊接在上层金属壳体的下表面，同时，收发电路板与第一射频连接器的下端焊接；然后，通过导电胶以第二固化温度将射频芯片焊接在收发电路板上；接着，通过金丝键合工艺实现射频芯片与收发电路板的互连；（3）将第二射频连接器和低频连接器与下层金属壳体以第二温度进行一体化烧结成型；（4）将上层金属壳体与下层金属壳体对扣，使得第二射频连接器与功率分配/合成网络的合路接口互连，低频连接器与供电控制接口互连；然后对扣合缝隙进行激光封焊，从而在上层金属壳体与下层金属壳体之间形成密闭的空腔；（5）将天线电路板通过焊膏以第三固化温度焊接到上层金属壳体的上表面，同时，天线电路板的天线阵元与第一射频连接器的上端焊接；所述第一温度和第二温度均大于第一固化温度，所述第一固化温度、第二固化温度和第三固化温度依次递减。例如，第一温度和第二温度可以为350℃，第一固化温度、第二固化温度和第三固化温度可以依次为300℃、280℃和250℃。该方法中，第一射频连接器与上层金属壳体的烧结温度最高，收发电路板与上层金属壳体的焊接温度稍低，射频芯片与收发电路板的焊接温度次低，天线电路板与上层金属壳体的焊接温度最低。这种温度差异可以保证后续的焊接不会影响先前焊接的元件，防止先前焊接的元件因为温度过高，焊膏融化而脱落。图1～8所示为一种具体的多通道瓦片式相控阵收发阵列，其装配方式为：首先将8个子阵模块100通过螺钉固定在散热层200的上表面；然后再将合路、变频及波控电源等模块固定安装在散热层200的下表面，这些模块构成功能电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多通道瓦片式相控阵收发阵列，其特征在于：从上到下依次包括子阵模块层、散热层和功能电路层，所述子阵模块层包括多个以矩形阵列方式分布的子阵模块，所述子阵模块包括相互扣合的上层金属壳体和下层金属壳体，上层金属壳体和下层金属壳体之间形成密闭的空腔，上层金属壳体的上表面设有天线电路板，上层金属壳体的下表面设有收发电路板，天线电路板上以矩形阵列方式分布有多个贴片天线，所述收发电路板上设有功率分配/合成网络和供电控制接口，所述贴片天线通过穿过上层金属壳体的第一射频连接器与收发电路板连接，所述下层金属壳体上设有第二射频连接器和低频连接器，所述第二射频连接器与所述功率分配/合成网络的合路接口互连，所述低频连接器与所述供电控制接口互连；所述散热层上设有对应于第二射频连接器和低频连接器的接口穿孔，所述功能电路层内设有合路模块、变频模块、波控模块和电源模块，所述第二射频连接器、低频连接器、合路模块、变频模块、波控模块和电源模块中具有连接关系的对象之间通过线缆连接。

【技术特征摘要】
1.一种多通道瓦片式相控阵收发阵列，其特征在于：从上到下依次包括子阵模块层、散热层和功能电路层，所述子阵模块层包括多个以矩形阵列方式分布的子阵模块，所述子阵模块包括相互扣合的上层金属壳体和下层金属壳体，上层金属壳体和下层金属壳体之间形成密闭的空腔，上层金属壳体的上表面设有天线电路板，上层金属壳体的下表面设有收发电路板，天线电路板上以矩形阵列方式分布有多个贴片天线，所述收发电路板上设有功率分配/合成网络和供电控制接口，所述贴片天线通过穿过上层金属壳体的第一射频连接器与收发电路板连接，所述下层金属壳体上设有第二射频连接器和低频连接器，所述第二射频连接器与所述功率分配/合成网络的合路接口互连，所述低频连接器与所述供电控制接口互连；所述散热层上设有对应于第二射频连接器和低频连接器的接口穿孔，所述功能电路层内设有合路模块、变频模块、波控模块和电源模块，所述第二射频连接器、低频连接器、合路模块、变频模块、波控模块和电源模块中具有连接关系的对象之间通过线缆连接。2.根据权利要求1所述的多通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：许志涛，位朝垒，赵虎辰，郭肃丽，闫腾飞，崔学武，左智超，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：新型
国别省市：河北,13