[发明专利]TR射频模块

说明书

技术领域

本发明涉及有源相控阵雷达中TR组件的设计技术领域，特别涉及一种TR射频模块。 

背景技术

自20世纪30年代雷达问世以来，雷达技术在第二次世界大战中获得了高速发展，90年代以后，有源相控阵雷达已成为雷达发展中的主流。 

每部有源相控阵雷达中，包含多个T/R组件，它既完成接收任务又完成发射任务和天线波束电扫描。每一个T/R组件就相当于一个普通雷达的高频头，既包含有发射功率放大器，又有低噪声放大器、移相器及波束控制电路等功能电路。随着现代科技对有源相控阵雷达的要求越来越高，作为有源相控阵雷达核心部件之一的T/R组件的性能也提出了更高的要求，TR组件要求集成度高、一致性好、体积小、重量轻，能适应不同的工作平台和环境。目前国内市场化的高频段TR组件还比较少，现有产品的结构复杂，尺寸较大，集成度较低，TR射频通道缺乏有效的幅度相位调制。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种小型化、高集成度且具有幅度和相位控制功能的TR射频模块。   

TR射频模块，包括用于安装电路及功能模块的盒体，盒体内安装有LTCC集成电路、控制子板、波导-微带转换结构、射频输入接口及输出接口。所述控制子板与LTCC集成电路通过金丝焊接连通；所述LTCC集成电路以LTCC基板为载体，在LTCC基板上集成有射频芯片组、数模转换芯片、驱动芯片，所述射频输入接口依次经过波导-微带转换结构、驱动芯片、射频芯片组后与射频输出接口连接。

上述TR射频模块中，所述射频芯片组由矢量调制器芯片和发射/接收芯片（T/R）级联构成。 

上述TR射频模块中，所述LTCC集成电路、控制子板以及波导-微带转换结构安装在盒体的正面；射频输入接口和输出接口安装在盒体的侧面。各个电子元件布局紧凑合理，使TR射频模块的体积进一步缩小。 

上述TR射频模块中，所述射频输入接口为矩形波导口；射频输出接口为SMP双阳接头，通过SMP双阳接头与外部天线连接。 

上述TR射频模块中，所述控制子板上还设置有SPI总线接口,外部信号可经SPI总线接口进入控制子板。 

上述TR射频模块中，由于控制子板通过金丝焊接与LTCC集成电路相连，控制子板可与数模转换芯片实现信号传输，所述数模转换芯片再通过内部走线与矢量调制器芯片互连。在对LTCC集成电路进行控制时，外部信号通过控制数模转换芯片的输出电压，进而对矢量调制器芯片进行幅度和相位控制。 

上述TR射频模块中，所述LTCC集成电路采用多层结构，射频芯片组中的发射/接收芯片（T/R）和矢量调制器芯片被放置于同一腔体内。 

上述TR射频模块中，所述TR射频模块包括两块4通道的LTCC集成电路。 

上述TR射频模块中，所述控制子板上包括电源调制电路和逻辑控制电路，以及相应的控制电源接口和控制逻辑接口，所述控制电源接口和控制逻辑接口通过金丝焊接方式与LTCC集成电路连接。 

上述TR射频模块中，还包括盖板、屏蔽盖等保护性结构。 

上述TR射频模块中，LTCC集成电路以LTCC基板为载体，通过集成射频芯片组、数模转换芯片、馈电网络及相应控制电路，实现了微波信号的放大、收发转换和幅度相位控制，且达到了电路的高度集成。由于控制子板可与数模转换芯片实现信号传输，数模转换芯片再通过内部走线与各个矢量调制器芯片实现互连，通过控制数模转换芯片的输出电压，进而控制矢量调制器芯片，完成对模块中每个通道幅度和相位的调整，控制子板对各个通道芯片提供电源和收发切换。所述波导-微带结构用于波导到微带结构的匹配，实现信号的匹配输入或输出。所述馈电网络用于完成8个通道等幅同相的馈电或8个通道的信号合成。  

LTCC（低温共烧陶瓷基板）集成电路采用的多层结构，根据选定的各个器件及其相互的电气关系，选择合适的LTCC材料和介质层数，合理确定各层的功能和相应的浆料。其中，LTCC集成电路中射频信号馈电线与射频芯片组同处一层中，并采用带状线结构；而芯片供电线与矢量调制芯片控制线则处于它们的下层并通过大面积的地层进行隔离。为了防止带状线馈电网络中电磁干扰的影响，此设计中采用金属化过孔进行屏蔽。通过LTCC集成电路采用的多层结构解决了以往电路复杂的连接结构，电子元件处于不同的介质层中，提高了电路的集成度，缩小了模块尺寸，减小电子元器件的相互干扰，使模块性能指标得以提高。