一体化3D集成相控阵雷达综合层制造技术

一体化3D集成相控阵雷达综合层，从右至左依次是电容层、汇流层、射频网络层、环氧绝缘层、低频网络层、结构盖板层，由散热螺钉穿透固定整个综合层，采用多馈电网络的一体化设计和多维高功率网络分配技术，实现供电传输和射频网络、供电网络、控制网络的3D集成，将射频信号内部分配，向前端传输到收发模块，将收发模块的射频信号功率合成，传输到子阵综合处理模块，将子阵综合处理模块的控制信号内部分配，传输到收发模块，实现射频、电源、控制信号分配的多层多点三维布局，完成相控阵雷达的波束控制。制。制。

【技术实现步骤摘要】
一体化3D集成相控阵雷达综合层


[0001]本专利技术属于天线微波
，具体涉及一种3D集成技术。

技术介绍

[0002]有源相控阵雷达具备电子扫描的灵活性、快速性和多波束特点，可实现边搜索边跟踪的工作方式，能同时搜索、探测和跟踪不同方向和不同高度的多批目标。未来的多目标、多方向、多层次空袭的作战环境，对下一代有源相控阵雷达提出了新的挑战，意味着有源相控阵雷达需要具备更多更密的有源通道、更宽的工作带宽、更大的波束扫描范围。
[0003]传统的相控阵雷达馈线系统采用模块堆叠和长电缆互联的方式，实现天线、射频、电源和控制信号的连接。随着下一代雷达平台对雷达口径的限制，有源通道数和通道密度大幅增加，大量电缆和连接器带来的重量负担成指数级增长，传统的馈电架构难以满足阵面高密度互连的需求。航空航天领域相控阵天线的高密度、低剖面、轻量化、高可靠集成问题，急需解决。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决现有技术存在的问题，提出了一体化3D集成相控阵雷达综合层，为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案。
[0005]综合层从右至左依次是电容层、汇流层、射频网络层、环氧绝缘层、低频网络层、结构盖板层，由散热螺钉穿透固定整个综合层，采用多馈电网络的一体化设计和多维高功率网络分配技术，实现供电传输和射频网络、供电网络、控制网络的3D集成，将射频信号内部分配，向前端传输到收发模块，将收发模块的射频信号功率合成，传输到子阵综合处理模块，将子阵综合处理模块的控制信号内部分配，传输到收发模块，实现射频、电源、控制信号分配的多层多点三维布局，完成相控阵雷达的波束控制。
[0006]进一步的，电容层采用FR4环氧板材，焊接储能钽电容，实现28V电源的储能；汇流层采用厚铜板和环氧树脂压合而成，实现发射电28V电源的传输和分配；射频网络层采用高频电路一体化压合工艺，采用微波软基材料多层板，将两层带状线经两次热压而成，实现射频信号的传输和分配；环氧绝缘层采用FR4环氧板材，实现射频网络层和低频网络层的绝缘；低频网络层采用无引线刚挠结合互联技术，经一体热压而成，实现控制信号和接收15V电源的传输和分配；结构盖板层采用金属结构件固定双阴连接器实现浮动盲插，和收发模块互联。
[0007]电容层侧包括10个射频总口，分别是八套1分32子阵功率分配网络总口、一套子阵耦合网络总口、一套阵面耦合网络总口，通过表贴型SMP对外与子阵综合处理模块互联，将八个子阵功率合成的射频信号、阵面和子阵的耦合信号传输到子阵综合处理模块识别处理，还包括2组电源供电信号接口，分别是28V发射电和15V接收电，将外部输入的电源传输到收发模块和子阵综合处理模块。
[0008]射频网络层的介电常数是2.94，损耗正切角典型值是0.0012，包括10套网络，分别
是八套子阵功率分配网络、一套子阵耦合网络、一套阵面耦合网络，实现射频信号的传输和分配，一侧表贴SMP连接器、射频浮动双阴连接器与收发模块互联，另一侧表贴SMP连接器和子阵综合处理模块互联，采用高密度宽带垂直互连技术，实现层间射频信号的互连，减少了层间连接器的互连。
[0009]进一步的，子阵功率分配网络采用1分32威尔金森功分器，分口分布在射频网络层的背面，焊接256个表贴SMP连接器，总口分布在射频网络层的正面，焊接8个表贴SMP连接器；子阵耦合网络采用8合1功率合成器，总口分布在射频网络层的正面，焊接1个表贴SMP连接器，从子阵功率分配网络的总口耦合信号；阵面耦合网络采用1分256威尔金森功分器，分口分布在射频网络层的背面，焊接256个表贴SMP连接器，总口分布在射频网络层的正面，焊接1个表贴SMP连接器。
[0010]低频网络层正面焊接256个混装连接器，与收发模块盲插互联，背面焊接两组15V接收电接线柱，包括控制和电源共20层电路，分为控制信号层、混合层、电源信号层，控制信号层和电源信号层采用FR4环氧刚性材料，混合层采用聚酰亚胺挠性材料，伸出多芯低频连接器，实现控制信号和电源信号的对外传输，具有良好的延展弯曲性能，接口与子阵综合模块机械对插，减少了连接器的板上对插，大幅降低了剖面高度，降低综合层的重量。
[0011]进一步的，混装连接器采用嵌入式装配，包括25芯对插头和绝缘端子，25芯对插头和收发模块盲插互联，绝缘端子包括电源部分和控制部分，控制部分焊接在低频网络层，电源部分包括两根粗电缆，分别对应电源正极和负极，先穿过汇流层并焊接，实现28V发射电的传输和分配，再穿过电容层并焊接，实现28V发射电的储能。
[0012]结构盖板层侧固定256个混装连接器和512个射频浮动双阴连接器，混装连接器对外传输控制信号和电源信号，射频浮动双阴连接器对外传输八套1分32子阵功率分配网络的256个分口和一套阵面耦合网络的256个分口的射频信号。
[0013]散热螺钉使用金属垫圈，将热量传递到散热冷板，增加综合层的散热路径，提高散热效率，实现结构件与功能件的复用。
[0014]本专利技术的有益效果：无引线刚挠结合技术实现低频信号的远距离跨联，减少了大量电缆的使用；结构功能一体化散热技术实现结构件的功能复用，减轻了散热带来的重量负担；高密度宽带垂直互连技术实现层间射频信号的互连，减少了层间连接器的互联；连接器的嵌入式设计对外接口和无引线刚挠结合技术实现侧向互联，降低了整体剖面高度；既有板级的控制和电源信号的二维分配，实现收发电源的二维分配和储能，又有混装连接器实现的控制和电源信号的三维传输，满足子阵综合处理模块和收发模块多层多点均匀的用电需求。
附图说明
[0015]图1是综合层拆分示意图，图2是综合层信号流程图，图3是电容层侧布局图，图4是结构盖板层侧布局图，图5是射频网络层背面布局图，图6是射频网络层信号流程图，图7是刚挠结构示意图，图8是叠层示意图，图9是散热结构图。
[0016]附图标记：
Ⅰ‑
电容层，
Ⅱ‑
汇流层，
Ⅲ‑
射频网络层，
Ⅳ‑
环氧绝缘层，
Ⅴ‑
低频网络层，
Ⅵ‑
结构盖板层，S1
‑
电源供电信号，S2
‑
射频信号，S3
‑
控制信号，1A至8A
‑
子阵功率分配网络总口，9A
‑
子阵耦合网络总口，10A
‑
阵面耦合网络总口，1B和2B
‑
28V发射电接口，1C和
2C
‑
15V接收电接口，D
‑
混装连接器，E
‑
射频浮动双阴连接器，F
‑
多芯低频连接器，L1至L20
‑
单层低频网络，M1
‑
控制信号层，M2
‑
混合层，M3
‑
电源信号层。
具体实施方式
[0017]以下结合附图对本专利技术的技术方案做具体的说明。
[0018]综本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一体化3D集成相控阵雷达综合层，其特征在于，从右至左依次是电容层、汇流层、射频网络层、环氧绝缘层、低频网络层、结构盖板层，由散热螺钉穿透固定整个综合层，采用多馈电网络的一体化设计和多维高功率网络分配技术，实现供电传输和射频网络、供电网络、控制网络的3D集成，将射频信号内部分配，向前端传输到收发模块，将收发模块的射频信号功率合成，传输到子阵综合处理模块，将子阵综合处理模块的控制信号内部分配，传输到收发模块，实现射频、电源、控制信号分配的多层多点三维布局，完成相控阵雷达的波束控制。2.根据权利要求1所述的一体化3D集成相控阵雷达综合层，其特征在于，所述电容层采用FR4环氧板材，焊接储能钽电容，实现28V电源的储能；所述汇流层采用厚铜板和环氧树脂压合而成，实现发射电28V电源的传输和分配；所述射频网络层采用高频电路一体化压合工艺，采用微波软基材料多层板，将两层带状线经两次热压而成，实现射频信号的传输和分配；所述环氧绝缘层采用FR4环氧板材，实现射频网络层和低频网络层的绝缘；所述低频网络层采用无引线刚挠结合互联技术，经一体热压而成，实现控制信号和接收15V电源的传输和分配；所述结构盖板层采用金属结构件固定双阴连接器实现浮动盲插，和收发模块互联。3.根据权利要求2所述的一体化3D集成相控阵雷达综合层，其特征在于，所述电容层侧包括10个射频总口，分别是八套1分32子阵功率分配网络总口、一套子阵耦合网络总口、一套阵面耦合网络总口，通过表贴型SMP对外与子阵综合处理模块互联，将八个子阵功率合成的射频信号、阵面和子阵的耦合信号传输到子阵综合处理模块识别处理，还包括2组电源供电信号接口，分别是28V发射电和15V接收电，将外部输入的电源传输到收发模块和子阵综合处理模块。4.根据权利要求2所述的一体化3D集成相控阵雷达综合层，其特征在于，所述射频网络层的介电常数是2.94，损耗正切角典型值是0.0012，包括10套网络，分别是八套子阵功率分配网络、一套子阵耦合网络、一套阵面耦合网络，实现射频信号的传输和分配，一侧表贴SMP连接器、射频浮动双阴连接器与收发模块互联，另一侧表贴SMP连接器和子阵综合处理模块互联，采用高密度宽带垂直互连技术，实现层间射频信...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛津津，孙红兵，李钊，崔文耀，靳向阳，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十四研究所，
类型：发明
国别省市：