【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天线，具体涉及一种高效散热的瓦片式相控阵天线。
技术介绍
1、有源相控阵天线系统集成了数量众多的电子元器件，其中大部分在实际工作中会产生热量，如功率放大器等高功率器件的热流密度尤其高，如果无法有效散热，产生的热量会积聚在产品内，使产品温度快速升高。当温度升高到超过元器件的正常工作温度范围时，会导致器件性能下降，进一步影响整个系统的性能，严重时可能损坏器件、造成不可逆性失效。
2、传统有源相控阵天线系统通常采用砖块式平铺封装，这种结构虽然更易布置散热器，但会导致产品尺寸较大。相对于砖块式结构，新型瓦片式有源阵列天线将天线单元、收发组件、馈电网络等功能单元进行层状组装和高密度集成，因而尺寸更小、剖面更低，对于空间尺寸严格受限如弹载平台的应用，同样体积的弹头可容纳更多通道的相控阵天线，能实现的增益也就更大、导引头探测距离更远、跟踪更精准。而同等热耗下，体积越小其热流密度越高，热阻越大，热处理难度越大。
3、因此在实际设计中，相控阵天线不易兼顾小型化、低成本和高效散热，需要一种小型化且高效散热的相控阵天线。
技术实现思路
1、本专利技术是为了解决相控阵天线体积和散热不能兼顾的问题，提供一种高效散热的瓦片式相控阵天线，采用瓦片式结构，将天线单元、集成了功分供电及控制电路的转接板、射频模块、冷板、驱动电源波控母板进行纵向层状堆叠，与传统砖块式有源相控阵天线相比，产品尺寸与重量大幅缩减；采用价格较为低廉的印制电路板实现所述瓦片式相控阵天线，并借助夹心金属基工
2、本专利技术提供一种高效散热的瓦片式相控阵天线，包括依次互连的封装天线、冷板和驱动电源波控母板；封装天线在驱动电源波控母板控制下进行射频信号的接收和发射，冷板进行散热；
3、封装天线包括从上至下依次垂直互连的天线单元、转接板单元和射频模块；
4、天线单元、转接板单元和射频模块通过焊接或者bga互连，天线单元的上表面互连天线辐射单元、下表面与转接板单元密封连接且互连，转接板单元内设置功分电路、供电电路和控制电路，射频模块通过bga倒装固定在转接板单元的背面，射频模块内部设置具有接收通道和发射通道的t/r芯片、外部设置密封连接的金属密封盖，金属密封盖与冷板相连，t/r芯片的热量通过金属密封盖传导到冷板进行发散。
5、本专利技术所述的一种高效散热的瓦片式相控阵天线，作为优选方式，天线单元包括与转接板单元互连的天线板和互连在天线板上表面的辐射单元；
6、转接板单元包括与天线板通过焊接或bga互连的转接板、连接在转接板中的盲槽和互连在盲槽中的电路单元，天线板与盲槽密封连接且可进行信号互连；
7、电路单元包括与转接板互连的电源芯片、控制芯片、阻容件和集成在转接板中的功分网络；
8、射频模块包括与转接板单元背部通过bga互连且倒置的模块转接板、与模块转接板互连且倒置的t/r芯片和与模块转接板密封连接且设置在t/r芯片外部的金属密封盖，金属密封盖为包括底面的中空结构，金属密封盖的底面与冷板相连；
9、模块转接板包括基板和连接在基板中的金属基层，基板和金属基层中均设置相连通的导热孔；在与金属密封盖相连的模块转接板一侧，基板上表面两侧尺寸小于金属基层两侧尺寸以使金属基层露出表面并与金属密封盖互连，t/r芯片与基板互连且可进行信号传输；
10、t/r芯片产生的热量通过导热孔传导至金属基层再传导至金属密封盖，金属密封盖将热量传导冷板进行发散。
11、本专利技术所述的一种高效散热的瓦片式相控阵天线，作为优选方式，射频模块还包括互连在模块转接板、t/r芯片之间的载体和连接在金属密封盖和冷板之间的导热层；
12、载体为金属材质的板状结构，载体进行t/r芯片和模块转接板之间的热膨胀过渡；
13、t/r芯片包括与模块转接板均进行信号互连并固定连接的收发芯片和阻容件，收发芯片与载体相连后与模块转接板通过键合的方式互连，阻容件连接在模块转接板上并与模块转接板进行信号传输；
14、t/r芯片产生的热量通过载体传递至导热孔再依次传导至金属基层、金属密封盖、导热层、冷板进行发散。
15、本专利技术所述的一种高效散热的瓦片式相控阵天线，作为优选方式，t/r芯片通过金锡共晶焊的方式或者导热导电胶粘接的方式与载体连接得到共晶组合件，共晶组合件通过金锡共晶焊的方式或者导热导电胶粘接的方式连接在模块转接板上；
16、载体的材质为钼铜合金或钨铜合金；
17、导热层为导热硅脂或铟片。
18、本专利技术所述的一种高效散热的瓦片式相控阵天线，作为优选方式，天线板和转接板均为微波多层基板或陶瓷基板；模块转接板为夹心金属基的微波多层板或陶瓷基板；
19、金属基层的材质为铜或铝；
20、导热孔为铜浆塞孔的通孔，导热孔和金属基层均设置在t/r芯片中热源所在的基板内部；
21、电路单元通过金丝键合的方式与辐射单元、t/r芯片、驱动电源波控母板进行信号互连。
22、本专利技术所述的一种高效散热的瓦片式相控阵天线，作为优选方式，还包括连接在冷板、转接板单元之间的视频插座、射频插座，视频插座和射频插座进行驱动电源波控母板与转接板单元信号对接，视频插座和射频插座设置在射频模块的一侧；
23、冷板上设置供视频插座和射频插座穿过的通槽；
24、视频插座和射频插座通过螺钉固定或表贴焊接的方法与转接板单元的下表面相连；
25、视频插座和射频插座均为一组可对插的插座。
26、本专利技术所述的一种高效散热的瓦片式相控阵天线，作为优选方式，辐射单元、射频模块的数量均为至少两个。
27、本专利技术所述的一种高效散热的瓦片式相控阵天线，作为优选方式，瓦片式相控阵天线的组装方法包括以下步骤：
28、s1、将射频模块、转接板单元、天线单元依次通过焊接或bga的方法连接为封装天线；
29、s2、在封装天线中射频模块平面处的背面涂覆导热层并与冷板连接；
30、s3、将视频插座、射频插座一端与驱动电源波控母板连接、另一端穿过冷板固定在转接板单元的背部、两端对插后瓦片式相控阵天线的组装完成。
31、本专利技术所述的一种高效散热的瓦片式相控阵天线，作为优选方式，瓦片式相控阵天线的射频信号发射方法包括：驱动电源波控母板输出的1路射频信号通过射频插座传输到转接板单元的功分网络、分成n路后分别送到n个射频模块的com端再次进行功分，得到2n路射频发射信号；同时，转接板单元的电源芯片、控制芯片接收驱动电源波控母板的控制信号后，每个射频模块的幅相多功能电路从对应地址中读取各通道的控制码并将控制码同时下发到对应通道的数字移相器与衰减器，2n路射频发射信号进行移相量与衰减量调整，再经转接板单元内功率放大器放大后通过天线单元发射；
32、瓦片式相控阵天线本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高效散热的瓦片式相控阵天线，其特征在于：包括依次互连的封装天线(1)、冷板(2)和驱动电源波控母板(3)；所述封装天线(1)在所述驱动电源波控母板(3)控制下进行射频信号的接收和发射，所述冷板(2)进行散热；
2.根据权利要求1所述的一种高效散热的瓦片式相控阵天线，其特征在于：所述天线单元(11)包括与所述转接板单元(12)互连的天线板(111)和互连在所述天线板(111)上表面的辐射单元(112)；
3.根据权利要求2所述的一种高效散热的瓦片式相控阵天线，其特征在于：所述射频模块(13)还包括互连在所述模块转接板(131)、所述T/R芯片(132)之间的载体(134)和连接在所述金属密封盖(133)和所述冷板(2)之间的导热层(135)；
4.根据权利要求3所述的一种高效散热的瓦片式相控阵天线，其特征在于：所述T/R芯片(132)通过金锡共晶焊的方式或者导热导电胶粘接的方式与所述载体(134)连接得到共晶组合件，所述共晶组合件通过金锡共晶焊的方式或者导热导电胶粘接的方式连接在所述模块转接板(131)上；
5.根据权利要求2
6.根据权利要求1所述的一种高效散热的瓦片式相控阵天线，其特征在于：还包括连接在所述冷板(2)、所述转接板单元(12)之间的视频插座(4)、射频插座(5)，所述视频插座(4)和所述射频插座(5)进行所述驱动电源波控母板(3)与所述转接板单元(12)信号对接，所述视频插座(4)和所述射频插座(5)设置在所述射频模块(13)的一侧；
7.根据权利要求2所述的一种高效散热的瓦片式相控阵天线，其特征在于：所述辐射单元(112)、所述所述射频模块(13)的数量均为至少两个。
8.根据权利要求1所述的一种高效散热的瓦片式相控阵天线，其特征在于：所述瓦片式相控阵天线的组装方法包括以下步骤：
9.根据权利要求1所述的一种高效散热的瓦片式相控阵天线，其特征在于：所述瓦片式相控阵天线的射频信号发射方法包括：所述驱动电源波控母板(3)输出的1路射频信号通过射频插座(5)传输到所述转接板单元(12)的功分网络、分成n路后分别送到n个所述射频模块(13)的COM端再次进行功分，得到2n路射频发射信号；同时，所述转接板单元(12)的电源芯片、控制芯片接收所述驱动电源波控母板(3)的控制信号后，每个所述射频模块(13)的幅相多功能电路从对应地址中读取各通道的控制码并将控制码同时下发到对应通道的数字移相器与衰减器，2n路射频发射信号进行移相量与衰减量调整，再经所述转接板单元(12)内功率放大器放大后通过所述天线单元(11)发射；
10.根据权利要求9所述的一种高效散热的瓦片式相控阵天线，其特征在于：所述射频信号为Ku频率射频信号，所述天线单元(11)为的天线子阵，所述射频模块(13)的数量为n个。
...【技术特征摘要】
1.一种高效散热的瓦片式相控阵天线，其特征在于：包括依次互连的封装天线(1)、冷板(2)和驱动电源波控母板(3)；所述封装天线(1)在所述驱动电源波控母板(3)控制下进行射频信号的接收和发射，所述冷板(2)进行散热；
2.根据权利要求1所述的一种高效散热的瓦片式相控阵天线，其特征在于：所述天线单元(11)包括与所述转接板单元(12)互连的天线板(111)和互连在所述天线板(111)上表面的辐射单元(112)；
3.根据权利要求2所述的一种高效散热的瓦片式相控阵天线，其特征在于：所述射频模块(13)还包括互连在所述模块转接板(131)、所述t/r芯片(132)之间的载体(134)和连接在所述金属密封盖(133)和所述冷板(2)之间的导热层(135)；
4.根据权利要求3所述的一种高效散热的瓦片式相控阵天线，其特征在于：所述t/r芯片(132)通过金锡共晶焊的方式或者导热导电胶粘接的方式与所述载体(134)连接得到共晶组合件，所述共晶组合件通过金锡共晶焊的方式或者导热导电胶粘接的方式连接在所述模块转接板(131)上；
5.根据权利要求2所述的一种高效散热的瓦片式相控阵天线，其特征在于：所述天线板(111)和所述转接板(121)均为微波多层基板或陶瓷基板；所述模块转接板(131)为夹心金属基的微波多层板或陶瓷基板；
6.根据权利要求1所述的一种高效散热的瓦片式相控阵天线，其特征在于：还包括连接在所述冷板(2)、所述转接板单元(12)之间的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓庆，刘德喜，景翠，尹蒙蒙，袁晓明，崔素宁，
申请(专利权)人：北京遥测技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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