相控阵天线的多波束叠层组件制造技术

本发明专利技术涉及相控阵天线的多波束叠层组件，所述相控阵天线的多波束叠层组件包括依次连接的天线层、第一中间层、第二中间层和射频芯片层，其中，所述第一中间层和所述第二中间层的其中之一为控制与电源网络层，另一为射频网络层，所述天线层、所述第一中间层、所述第二中间层和所述射频芯片层之间通过馈电线路电连接，所述第一中间层、所述第二中间层和所述射频芯片层之间还通过电源线路和控制线路电连接，所述射频网络层与所述射频芯片层之间还通过功合网络线路电连接，在满足低成本、小型化和一体化的前提下，解决了相控阵多波束设计与制造难题，提升了产品优化升级的灵活性和通用性，实现了不同需求产品快速定制开发。实现了不同需求产品快速定制开发。实现了不同需求产品快速定制开发。

【技术实现步骤摘要】
相控阵天线的多波束叠层组件


[0001]本专利技术涉及毫米波天线领域，具体涉及一种相控阵天线的多波束叠层组件。

技术介绍

[0002]随着高低轨卫星互联网的快速发展，毫米波相控阵作为终端的重要组成部分，要求在部分应用场景能够支持2个及2个以上波束，实现多星无缝接换和多接入传输。
[0003]传统的多波束相控阵天线可以采用多个单波束阵列进行拼接实现多波束功能，但系统的体积、重量、功耗和成本成比例增加，无法适用于未来终端相控阵小型化、通用化、低成本的要求。也可以采用砖式共口径多波束架构，通过采用微组装实现高密度集成，但整体尺寸和重量大，成本高，不易于大批量的快速制造。
[0004]瓦式相控阵天线架构由于采用器件电路布局平行于与天线面的方式，具有剖面低、易于与平台集成共形等特点。目前采用较多的瓦式架构是采用PCB工艺将天线阵列、网络以及射频有源电路进行一体化压合，然后将硅基多功能芯片在底面进行贴片。这种架构主要用于单波束相控阵，将其用于多波束还存在以下限制：(1)一体化加工架构下多波束造成PCB厚度增加，造成布板难度急剧增加，同时工艺实现增加甚至无法加工；(2)一体化加工架构多波束PCB板电路的成本大幅增加，无法适用于终端相控阵低成本的要求；(3)一体化加工架构优化升级难，不得不整体改板投板，造成研发周期和成本大幅增加。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种相控阵天线的多波束叠层组件，在满足低成本、小型化和一体化的前提下，解决了相控阵多波束设计与制造难题，提升了产品优化升级的灵活性和通用性，实现了不同需求产品快速定制开发。
[0006]本专利技术实施例提供一种相控阵天线的多波束叠层组件，所述相控阵天线的多波束叠层组件包括依次连接的天线层、第一中间层、第二中间层和射频芯片层，其中，所述第一中间层和所述第二中间层的其中之一为控制与电源网络层，另一为射频网络层，所述天线层、所述第一中间层、所述第二中间层和所述射频芯片层之间通过馈电线路电连接，所述第一中间层、所述第二中间层和所述射频芯片层之间还通过电源线路和控制线路电连接，所述射频网络层与所述射频芯片层之间还通过功合网络线路电连接。
[0007]根据本专利技术的一个优选实施例，所述控制与电源网络层包括电源网络层、控制网络层、第一馈电过孔、第一电源过孔和第一控制过孔；所述第一馈电过孔电连接所述电源网络层和所述控制网络层，所述第一馈电过孔一端与所述天线层电连接，另一端与所述射频网络层或者所述射频芯片层电连接；所述第一电源过孔电连接所述电源网络层与所述射频网络层或者所述射频芯片层；所述第一控制过孔电连接所述控制网络层与所述射频网络层或者所述射频芯片层。
[0008]根据本专利技术的一个优选实施例，所述射频网络层包括接地屏蔽层、第二馈电过孔、第二电源过孔、第二控制过孔、功合网络过孔和波束功合网络层；所述第一馈电过孔电连接
所述接地屏蔽层和所述波束功合网络层，所述第二馈电过孔一端与所述天线层或者所述控制与电源网络层电连接，另一端与所述控制与电源网络层或者所述射频芯片层电连接；所述第二电源过孔电连接所述接地屏蔽层和所述波束功合网络层，所述第二电源过孔一端与所述天线层或者所述控制与电源网络层电连接，另一端与所述控制与电源网络层或者所述射频芯片层电连接；所述第二控制过孔电连接所述接地屏蔽层和所述波束功合网络层，所述第二控制过孔一端与所述天线层或者所述控制与电源网络层电连接，另一端与所述控制与电源网络层或者所述射频芯片层电连接。
[0009]根据本专利技术的一个优选实施例，所述第一中间层为所述控制与电源网络层，所述第二中间层为所述射频网络层；所述第一馈电过孔的顶端与所述天线层的馈电点焊盘BGA植球焊接，所述第一馈电过孔的底端与所述第二馈电过孔的顶端BGA植球焊接，所述第一馈电过孔的中部穿经且电连接所述电源网络层和所述控制网络层，所述第二馈电过孔的底端与所述射频芯片层的馈电管脚BGA植球焊接，所述第二馈电过孔的中部穿经且电连接所述接地屏蔽层和至少两个所述波束功合网络层；所述第一电源过孔的顶端电连接在所述电源网络层，所述第一电源过孔的底端与所述第二电源过孔的顶端BGA植球焊接，所述第二电源过孔的底端与所述射频芯片层的电源管脚BGA植球焊接，所述第二电源过孔的中部穿经且电连接所述接地屏蔽层和至少两个所述波束功合网络层；所述第一控制过孔的顶端电连接在所述控制网络层，所述第一控制过孔的底端与所述第二控制过孔的顶端BGA植球焊接，所述第二控制过孔的底端与所述射频芯片层的控制管脚BGA植球焊接，所述第二控制过孔的中部穿经且电连接所述接地屏蔽层和至少两个所述波束功合网络层；所述功合网络过孔的顶端电连接在所述波束功合网络层，所述功合网络过孔的底端与所述射频芯片层的公共射频端BGA植球焊接，所述功合网络过孔的中部穿经且电连接所述接地屏蔽层和至少两个所述波束功合网络层。
[0010]根据本专利技术的一个优选实施例，所述第一馈电过孔顶端具有用于与所述天线层的第一馈电焊盘电连接的第一馈电植球，所述第一馈电过孔的底端具有用于与所述第二馈电过孔的顶端的第二馈电焊盘电连接的第二馈电植球，所述第二馈电过孔的底端具有用于与所述射频芯片层电连接的第三馈电植球；所述第一电源过孔的底端具有用于与所述第二电源过孔的顶端的电源焊盘电连接的第一电源植球，所述第二电源过孔的底端具有用于与所述射频芯片层电连接的第二电源植球；所述第一控制过孔的底端具有用于与所述第二控制过孔的顶端的控制焊盘电连接的第一控制植球，所述第二控制过孔的底端具有用于与所述射频芯片层电连接的第二控制植球；所述功合网络过孔的底端具有用于与所述射频芯片层电连接的功合网络植球。
[0011]根据本专利技术的一个优选实施例，所述相控阵天线的多波束叠层组件还包括结构冷板，所述天线层、所述第一中间层、所述第二中间层和所述射频芯片层一体化集成后与所述结构冷板连接、
[0012]根据本专利技术的一个优选实施例，所述天线层、所述第一中间层和所述第二中间层均通过微波PCB独立制造，所述天线层、所述第一中间层和所述第二中间层采用多层PCB叠层及压合工艺成型。
[0013]根据本专利技术的一个优选实施例，所述天线层包括至少一个天线模块，每个所述天线模块均包括多个天线阵元。
[0014]根据本专利技术的一个优选实施例，所述射频芯片层包括多个多功能射频芯片以及匹配电路，其中，所述多功能射频芯片为多波束芯片且支持至少两个波束成形，适于至少一个发射芯片和至少一个接收芯片。
[0015]根据本专利技术的一个优选实施例，所述波束功合网络层采用威尔金森功分器用于发射网络和接收网络。
[0016]本专利技术实施例的相控阵天线的多波束叠层组件采用标准架构，在满足低成本、小型化和一体化的前提下，将天线层、控制与电源网络层、射频网络层等模块化处理，分别单独PCB独立制造，形成各个功能模块，根据多波束相控阵设计需求，通过BGA植球焊接，实现多波束相控阵天线。其中天线层、控制与电源网络层、射频网络层分别单独加工，PCB厚度大大降低，布板难度大幅降低，工艺成本大幅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相控阵天线的多波束叠层组件，其特征在于，所述多波束叠层组件包括依次连接的天线层(1)、第一中间层(2)、第二中间层(3)和射频芯片层(4)，其中，所述第一中间层(2)和所述第二中间层(3)的其中之一为控制与电源网络层，另一为射频网络层，所述天线层(1)、所述第一中间层(2)、所述第二中间层(3)和所述射频芯片层(4)之间通过馈电线路电连接，所述第一中间层(2)、所述第二中间层(3)和所述射频芯片层(4)之间还通过电源线路和控制线路电连接，所述射频网络层与所述射频芯片层(4)之间还通过功合网络线路电连接。2.根据权利要求1所述的多波束叠层组件，其特征在于，所述控制与电源网络层包括电源网络层(21)、控制网络层(22)、第一馈电过孔(23)、第一电源过孔(24)和第一控制过孔(25)；所述第一馈电过孔(23)电连接所述电源网络层(21)和所述控制网络层(22)，所述第一馈电过孔(23)一端与所述天线层(1)电连接，另一端与所述射频网络层或者所述射频芯片层(4)电连接；所述第一电源过孔(24)电连接所述电源网络层(21)与所述射频网络层或者所述射频芯片层(4)；所述第一控制过孔(25)电连接所述控制网络层(22)与所述射频网络层或者所述射频芯片层(4)。3.根据权利要求2所述的多波束叠层组件，其特征在于，所述射频网络层包括波束功合网络层(31)、接地屏蔽层(32)、第二馈电过孔(33)、第二电源过孔(34)、第二控制过孔(35)和功合网络过孔(36)；所述第一馈电过孔(23)电连接所述接地屏蔽层(32)和所述波束功合网络层(31)，所述第二馈电过孔(33)一端与所述天线层(1)或者所述控制与电源网络层电连接，另一端与所述控制与电源网络层或者所述射频芯片层(4)电连接；所述第二电源过孔(34)电连接所述接地屏蔽层(32)和所述波束功合网络层(31)，所述第二电源过孔(34)一端与所述天线层(1)或者所述控制与电源网络层电连接，另一端与所述控制与电源网络层或者所述射频芯片层(4)电连接；所述第二控制过孔(35)电连接所述接地屏蔽层(32)和所述波束功合网络层(31)，所述第二控制过孔(35)一端与所述天线层(1)或者所述控制与电源网络层电连接，另一端与所述控制与电源网络层或者所述射频芯片层(4)电连接。4.根据权利要求3所述的多波束叠层组件，其特征在于，所述第一中间层(2)为所述控制与电源网络层，所述第二中间层(3)为所述射频网络层；所述第一馈电过孔(23)的顶端与所述天线层(1)的馈电点焊盘BGA植球焊接，所述第一馈电过孔(23)的底端与所述第二馈电过孔(33)的顶端BGA植球焊接，所述第一馈电过孔(23)的中部穿经且电连接所述电源网络层(21)和所述控制网络层(22)，所述第二馈电过孔(33)的底端与所述射频芯片层(4)的馈电管脚BGA植球焊接，所述第二馈电过孔(33)的中部穿经且电连接所述接地屏蔽层(32)和至少两个所述波束功合网络层(31)；所述第一电源过孔(24)的顶端电连接在所述电源网络层(21)，所述第一电源过孔(24)的底端与所述第二电源过孔(34)的顶端BGA植球焊接，所述第二电源过孔(34)的底端与所述射频芯片层(4)的电源管脚BGA植球...

【专利技术属性】
技术研发人员：金世超，刘敦歌，刘立朋，梅辰钰，杨钰茜，周波，费春娇，黄俊，
申请(专利权)人：航天恒星科技有限公司，
类型：发明
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