一种类“三明治”型有源阵列天线系统架构技术方案

本发明专利技术公开了天线领域的一种类“三明治”型有源阵列天线系统架构，包括陶瓷有源天线板、陶瓷波控板及金属散热冷板；陶瓷有源天线板的上表面贴装有天线，内部布设有有源收发电路与馈电网络，底部布设有若干用于端口连接的接口焊盘；陶瓷有源天线板与陶瓷波控板的底部分别安装有若干芯片，陶瓷波控板的内部布设有波束控制电路及二次电源电路；金属散热冷板固定在陶瓷有源天线板与陶瓷波控板之间，且其表面对应于陶瓷有源天线板的芯片贯通开设有第一空腔窗，对应于接口焊盘贯通开设有第二空腔窗；陶瓷波控板的表面对应于第二空腔窗开设有第三空腔窗。本发明专利技术具有厚度较薄、重量较轻、信号传输损耗较小、散热良好的特点。散热良好的特点。散热良好的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种类“三明治”型有源阵列天线系统架构


[0001]本专利技术涉及天线领域，具体是一种类“三明治”型有源阵列天线系统架构。

技术介绍

[0002]在有源阵列天线系统的设计中，不仅需要考虑电性能设计，还需要对系统的尺寸、重量、散热能力等进行设计。传统的有源阵列天线系统将阵列天线、有源收发组件、馈电网络及波束控制模块分别设计、制造，再使用线缆将各部分连接，组成类“砖块”型系统，各组成部分均包含散热结构。由于尺寸大、重量重、信号传输损耗大等原因，类“砖块”型系统逐渐被类“瓦片”型系统取代。
[0003]类“瓦片”型有源阵列天线系统将阵列天线、有源收发组件、馈电网络等设计制造成1块有源天线电路板，使用线缆或连接器将波束控制模块与有源天线电路板连接，组成系统，其中有源天线电路板和波束控制模块各自包含散热结构。
[0004]在星载SAR和机载雷达等装备的射频系统设计中，要求有源阵列天线厚度更薄、重量更轻、信号传输损耗更小、发射功率更大。目前常用的类“砖块”型系统架构和类“瓦片”型系统架构已难以同时满足天线系统在厚度尺寸、重量、信号传输损耗和发射功率等多个方面的技术需求。
[0005]本专利技术提出一种类“三明治”型有源阵列天线系统架构，能够解决上述技术难题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种类“三明治”型有源阵列天线系统架构，解决了上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种类“三明治”型有源阵列天线系统架构，包括陶瓷有源天线板、陶瓷波控板及金属散热冷板；所述陶瓷有源天线板的上表面贴装有天线，内部布设有有源收发电路与馈电网络，底部布设有若干用于端口连接的接口焊盘；所述陶瓷有源天线板与陶瓷波控板的底部分别安装有若干芯片，所述陶瓷波控板的内部布设有波束控制电路及二次电源电路；所述金属散热冷板固定在所述陶瓷有源天线板与陶瓷波控板之间，且其表面对应于陶瓷有源天线板的芯片贯通开设有第一空腔窗，对应于陶瓷有源天线板的接口焊盘贯通开设有第二空腔窗；所述陶瓷波控板的表面对应于第二空腔窗开设有第三空腔窗，所述陶瓷有源天线板的接口焊盘与陶瓷波控板上的波束控制电路、二次电源电路通过穿过第二空腔窗、第三空腔窗的金属引线连接。
[0009]在一些实施例中，所述金属引线包括金属引针与金属丝，所述金属引针固定在所述陶瓷有源天线板的接口焊盘上并伸入到所述第二空腔窗内形成信号接口，所述金属引针通过金属丝与陶瓷波控板上的波束控制电路、二次电源电路连接。
[0010]在一些实施例中，所述陶瓷波控板底部的芯片通过金属密封外壳封装。
[0011]在一些实施例中，所述陶瓷有源天线板与陶瓷波控板底部的芯片采用BGA封装，所
述金属散热冷板的第一空腔窗与陶瓷有源天线板底部的芯片之间的缝隙中填充有导热胶。
[0012]在一些实施例中，所述金属散热冷板内部设置有冷却液通道。
[0013]在一些实施例中，所述金属散热冷板的材质为可伐金属或者导热系数大于100W/m
·
K、热膨胀系数在4～10ppm/℃范围内的材料。
[0014]所述陶瓷有源天线板与陶瓷波控板为LTCC多层布线陶瓷板或HTCC多层布线陶瓷板。
[0015]有益效果：本专利技术将阵列天线、有源收发电路、馈电网络等集成在陶瓷有源天线板内，将波束控制电路及二次电源电路集成在陶瓷波控板内，两者中间通过焊接一块集成了高、低频信号接口的金属散热冷板，从而连接组成厚度较薄、重量较轻、信号传输损耗较小、散热良好的有源阵列天线系统。
附图说明
[0016]图1为实施例1的俯视图；
[0017]图2为实施例1的仰视图；
[0018]图3为图2的A
‑
A剖视图；
[0019]图4为实施例2的俯视图；
[0020]图5为实施例2的仰视图；
[0021]图6为图5的B
‑
B剖视图。
[0022]图中：1
‑
陶瓷有源天线板；2
‑
金属散热冷板；3
‑
陶瓷波控板；4
‑
天线；5
‑
芯片；6
‑
金属引针；701
‑
第一空腔窗；702
‑
第二空腔窗；703
‑
第三空腔窗；8
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金属丝；9
‑
同轴高频连接器；10
‑
低频连接器；11
‑
金属密封外壳；12
‑
导热胶。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]实施例1，参见图1、图2、图3，一种类“三明治”型有源阵列天线系统架构，包括陶瓷有源天线板1、陶瓷波控板3及金属散热冷板2。
[0025]陶瓷有源天线板1采用外形尺寸为30mm
×
30mm
×
3mm的LTCC多层布线陶瓷电路板制作而成，陶瓷有源天线板1的上表面设计制作有X波段的2*2阵列天线4，陶瓷有源天线板1的下表面通过焊盘贴装有4个收发组件芯片5，陶瓷有源天线板1的内部布设有有源收发电路和射频功率合成/分配器等馈电网络，2*2阵列天线4与有源收发电路之间采用陶瓷有源天线板1内部的金属通孔互联，不使用连接器，信号传输路径短，传输损耗小。在陶瓷有源天线板1下表面还布设有两个接口焊盘，其中一个为射频同轴焊盘，另一个低频控制2
×
4阵列焊盘，两个接口焊盘上分别焊接有金属引针6。
[0026]金属散热冷板2的外形尺寸为40mm
×
40mm
×
2mm，材质为与LTCC陶瓷热膨胀系数比较接近的AlSiC，焊接在陶瓷有源天线板1的下表面。金属散热冷板2对应于陶瓷有源天线板1底部的4个收发组件芯片5的位置开设有4个方形的第一空腔窗701，第一空腔窗701的长宽
尺寸大于芯片5外围键合丝互连焊盘的长宽尺寸。
[0027]金属散热冷板2对应于陶瓷有源天线板1底部的射频同轴焊盘开设有一个圆形的第二空腔窗702，射频同轴焊盘上的金属引针6深入到该第二空腔窗702内，该第二空腔窗702的直径通过计算，与金属引针6组合形成具有特征阻抗的空气同轴高频信号接口，譬如本实施例中，特征阻抗为50欧姆。金属散热冷板2对应于低频控制2
×
4阵列焊盘开设有一个方形的第二空腔窗702，该第二空腔窗702的长宽尺寸大于阵列焊盘的长宽尺寸，并与低频控制2
×
4阵列焊盘中的金属引针6组合形成2
×
4阵列低频信号接口。
[0028]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种类“三明治”型有源阵列天线系统架构，包括陶瓷有源天线板(1)、陶瓷波控板(3)及金属散热冷板(2)；所述陶瓷有源天线板(1)的上表面贴装有天线(4)，内部布设有有源收发电路与馈电网络，底部布设有若干用于端口连接的接口焊盘；所述陶瓷有源天线板(1)与陶瓷波控板(3)的底部分别安装有若干芯片(5)，其特征在于，所述陶瓷波控板(3)的内部布设有波束控制电路及二次电源电路；所述金属散热冷板(2)固定在所述陶瓷有源天线板(1)与陶瓷波控板(3)之间，且其表面对应于陶瓷有源天线板(1)的芯片(5)贯通开设有第一空腔窗(701)，对应于陶瓷有源天线板(1)的接口焊盘贯通开设有第二空腔窗(702)；所述陶瓷波控板(3)的表面对应于第二空腔窗(702)开设有第三空腔窗(703)，所述陶瓷有源天线板(1)的接口焊盘与陶瓷波控板(3)上的波束控制电路、二次电源电路通过穿过第二空腔窗(702)、第三空腔窗(703)的金属引线连接。2.根据权利要求1所述的一种类“三明治”型有源阵列天线系统架构，其特征在于，所述金属引线包括金属引针(6)与金属丝(8)，所述金属引针(6)固定在所述陶瓷有源天线板(1)的接口焊盘上并伸入到所述第二空腔窗(70...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊永，鲁加国，王泉，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十三研究所，
类型：发明
国别省市：