[发明专利]有源相控阵天线自诊断修复装置

权利要求书

1.一种有源相控阵天线自诊断修复装置，包括：天线单元（1），通过多层PCB基板（5）和多层金属地板（6）进行上下层层堆叠一体化集成封装在各自腔体中的硅芯片组件（2）、功率分配合成网络模块（3）和相连的控制修复模块（4），其特征在于：有源相控阵天线工作在发射状态时，射频信号从位于堆叠体底部的射频输入/输出线（12）馈入功率分配合成网络模块（3）进入硅芯片组件（2），同时低频信号从堆叠体底部的控制信号线（11）进入控制修复模块（4），控制修复模块（4）将计算出来的幅/相码发送给硅芯片组件（2），把射频信号移相、放大后发送给天线单元（1），由天线单元（1）组成的阵列将射频信号在指定方向上完成空间功率合成；有源相控阵天线工作在接收状态时，射频信号从天线单元（1）进入硅芯片组件（2）实现射频信号放大，同时低频信号从控制信号线（11）进入控制修复模块（4），控制修复模块（4）将计算出来的幅/相码发送给硅芯片组件（2）实现射频信号移相，再经功率分配合成网络模块（3）传送至射频输入/输出线（12），实现射频信号的接收；在收/发状态中，控制修复模块（4）采用模数AD芯片（22）实时监测有源相控阵天线的输入总电流，并进行数字采样，通过现场可编程门阵列FPGA芯片（20）进行工作状态故障诊断，若输入总电流值增大10%以上，故障判别为硅芯片组件（2）工作异常，并进一步通过电源模块（23）供电分发给硅芯片组件（2）的线路序号及存储在FPGA芯片（20）里的对应的线路序号地址码，确定出具体工作异常的硅芯片组件（2），同时刷新控制电路（21）将重新自启动电源模块（23），并将存储芯片（24）里预存的有源相控阵天线初始信息赋值给FPGA芯片（20），进行有源相控阵天线工作状态的刷新和自修复，若输入总电流值减小10%以上，故障判别为硅芯片组件（2）元器件损坏，并进一步通过电源模块（23）供电分发给硅芯片组件（2）的线路序号及存储在FPGA芯片（20）里的对应的线路序号地址码，确定出具体元器件损坏的硅芯片组件（2），同时FPGA芯片（20）将通过刷新控制电路（21）调用存储芯片（24）里预存的遗传算法优化的幅/相码，进行有源相控阵天线电性能的补偿和自修复；若FPGA芯片（20）不能实现对输入总电流的实时监测和数字采样，即相控阵天线出现停止工作现象，则故障判别为相控阵天线受外界环境单粒子翻转效应影响，刷新控制电路（21）将采用盲刷方式、对FPGA芯片（20）进行刷新和重启，并将存储芯片（24）里预存的有源相控阵天线初始信息赋值给FPGA芯片（20），进行有源相控阵天线工作状态的重新启动和自修复，并在有源相控阵天线停止工作情况下，启用刷新控制电路（21）将有源相控阵天线自启动，并进行有源相控阵天线工作状态的刷新和自修复。

2.如权利要求1所述的一种有源相控阵天线自诊断修复装置，其特征在于：天线单元（1）的天线馈线（8）通过PCB基板（5）埋设的金属地板（6）相连固定在第一腔体上的硅芯片组件（2），硅芯片组件（2）输入端相连的射频传输线（9）通过第二腔体的横梁壁板相连固定在所述壁板上的功率分配合成网络模块（3），硅芯片组件（2）输出端相连的低频信号线（10）同侧通过第二、第三腔体的横梁壁板相连固定在第三腔体底板上的控制修复模块（4）。

3.如权利要求1所述的一种有源相控阵天线自诊断修复装置，其特征在于：功率分配合成网络模块（3）采用威尔金森功率分配器原理进行设计，实现有源相控阵天线发射链路射频信号的功率分配和接收链路射频信号的功率合成。

4.如权利要求1所述的一种有源相控阵天线自诊断修复装置，其特征在于：控制修复模块（4）集成了具备输入电流监测、故障自诊断、性能自修复的功能的缓冲寄存器（19）、FPGA芯片（20）、刷新控制电路（21）、AD芯片（22）、电源模块（23）、存储芯片（24）和缓冲寄存器25。

5.如权利要求1所述的一种有源相控阵天线自诊断修复装置，其特征在于：PCB基板（5）制有隔离在上下两个金属地板（6）之间的顶层空气介质腔和连接天线单元（1）使天线馈线（8）进入第一腔体的通道，顶层空气介质腔中设有阵列于上下两个金属地板（6）之间、用于散热的导热柱（7）。