[发明专利]真延时波束形成器模块及其制造方法

说明书

波束形成器模块包括封装基座和形成在封装基座内的互连结构。波束形成器模块还包括附接到封装基座的第一真延时(TTD)模块。第一TTD模块包括多个开关元件，多个开关元件被配置为通过选择性地激活多条延时线来限定第一TTD模块的信号输入与信号输出之间的信号传输路径。第一TTD模块的信号输入和信号输出电耦接到互连结构。在一些实施方式中，互连结构包括至少一条TTD曲折线，并且第一TTD模块的延时线中的至少一条电耦接到至少一条TTD曲折线。

技术领域

本发明的实施方式总体上涉及用于电导向阵列天线(electrically steerablearray antenna)或相控阵列天线的真延时(TTD)波束形成器，并且更具体地涉及具有集成到一个组件中的多个TTD模块的多功能TTD波束形成器，该多个TTD模块具有形成在组件封装中的用于TTD模块的延时线。

背景技术

电导向天线(ESA，electronically steered antenna)系统或相控阵列天线(PAA)系统组合来自多个固定天线元件的信号，以一定角度在空间中指向一束无线电波。波束的特性和角度以电子地将波束导向不同的方向而不物理地移动天线的方式来控制。相控阵列天线中的电子波束导向通常通过以下两种方式中的一种来实现：通过使用移相器或真延时装置。TTD波束导向与移相器类型方法的不同之处在于装置的固有带宽以及装置赋予延时而不是相移的事实。这些区别允许TTD装置用于超宽带应用中用于形成天线波束和零点。这对于电子战系统和宽带通信应用是有利的。

通过使用TTD模块改变每个天线元件的激励时间来实现经由TTD的波束导向。TTD模块由耦接到各种长度的延时线的高速开关制造。通过选择TTD模块内的延时线的特定组合来控制特定天线元件的激励时间，这会赋予射频(RF)信号期望量的延时。可以使用不同类型的开关元件(诸如RF微机电系统(MEMS)开关)来实现延时线的选择，这些开关元件提供有利的隔离和插入损耗特性，这对于在TTD应用中实现是有利的。这些RF MEMS开关使用电驱动的机械运动来实现RF延时线上的开路或闭路。当RF MEMS装置处于导通位置时，RF传输线“闭合”并且在RF信号路径中。当RF MEMS装置处于关断位置时，RF传输线“断开”，并且与RF信号路径隔离。

通常，上述RF MEMS开关提供几个优点，诸如例如对于高频RF信号的低插入损耗、低回波损耗以及高隔离度。然而，RF MEMS开关需要封装在干净受控的环境中，以使能长时间且可重复的操作。因此，RF MEMS开关通常被密封在形成在玻璃、金属或陶瓷材料的基板内的空腔中。然后通过密封的RF MEMS开关腔与下一级组件(诸如例如印刷电路板(PCB))进行互连。这些互连可以使用石英通孔(TQV)技术或类似技术制造，增加了制造成本并对成品率产生负面影响。另外，如果人们试图保持低RF损耗和高度可重现的寄生效应，这些互连的长路径长度会成为很大的问题，尤其是在较高RF频率下使用RF MEMS开关时(例如，从8GHz到12GHz的X频段、从12GHz到18Ghz的Ku频段以及从30GHz到300GHz的毫米波)。

减少与RF MEMS开关互连相关联的RF损耗的一种方法是使用单片TTD装置。在单片TTD装置中，所有TTD传输路径都包括在与RF MEMS开关相同的基础基板上。尽管单片TTD装置结构减轻了与导通和关断封装TTD装置的输入/输出布线相关联的问题，但是它极大地增加了基础RF MEMS开关基板的整体尺寸并且因此增加了成本，尤其是如果封装装置被设计用于较低的频率时。现有技术的单片TTD装置是单独封装的结构，其包括位于基础基板上方并将RF MEMS开关封装在真空或密封腔内的帽或盖。该盖结构还增加了TTD装置的整体尺寸和成本。因此，单片TTD装置具有其自身的显著缺点。