[发明专利]一体化瓦片有源相控阵天线

说明书

本发明公开了一种一体化瓦片有源相控阵天线，包括阵列天线层、散热腔体、射频层、转阶层、电源与控制层和盖板层，射频层靠转阶层一侧开设有若干第一开槽，其内设置有第一射频芯片，电源与控制层靠转阶层一侧开设有若干第二开槽，其内设置有第二射频芯片；电源与控制层靠盖板层一侧设置有控制器件，用于电源和信号控制；转阶层起射频信号过渡和射频隔离作用；阵列天线层通过散热腔体上设置的第一射频连接结构实现与射频层的高频电连接；射频层通过转阶层上设置的第二射频连接结构实现与电源与控制层的高频电连接；盖板层与电源与控制层电连接。本发明的天线实现了多通道、多极化或多频等多功能高集成的一体化设计，整体体积小、质量轻、厚度薄。

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其是一种一体化瓦片有源相控阵天线。

背景技术

相控阵天线是相控阵雷达/通信系统的关键核心部件,其直接决定了整个相控阵雷达/通信系统的性能，在整个系统的成本、体积、重量和功耗方面占据较大的比重。有源相控阵天线的架构按照电路组装方式大致可以分为砖式和瓦式两种方式。砖式有源相控阵天线设计简单，安装方便，散热能力较佳，但重量笨重，体积大，在某种程度上限制了有源相控阵天线的发展和应用。而瓦片有源相控阵天线集成度高，通常采用层叠结构，相对于砖式结构可大大缩减尺寸和重量，并且通过提高芯片集成度，优化链路设计，可极大的降低相控阵天线成本，扩展有源相控阵天线应用空间。

目前现有的瓦片有源相控阵天线架构，相对于砖式结构，集成度有较大程度的提升，但其内部各分系统相对还是比较独立，通过多种连接器或者垂直互联结构进行射频和低频的连接，这种方式在一定程度上，降低了瓦片式结构在成本和体积上的优势。另外，现有的瓦式架构主要考虑低通道密度、单频、单极化的应用，无法满足多频、多极化、多功能的高密度集成要求。

当需要多通道、多极化或多频等多功能高集成且同时工作时，现有方案往往选用砖式结构，一方面是瓦式结构高密度集成时，通道间距成倍减小，无法在现有瓦片有源相控阵天线架构上实现多通道、多极化或多频等多功能的同时高集成，无空间可放置，需要设置更多的层叠结构才可能实现，但多种不同功能层之间的层叠互联需要占用一定的空间，常规连接器的方案无法满足，另一方面砖式结构散热容量大，且易于设计，但在更为复杂的应用场景下以及小型化的趋势下，无法满足现实需求。

如专利文献CN106207492A《高密度集成一体化瓦式有源相控阵天线架构》提出了一种新型瓦式天线架构，该架构拥有体积小、重量轻、集成度高以及成本低等优点，但只适用于功能较单一的相控阵天线，且专利中也没有涉及大功率情形的相关应用说明。

又如专利文献CN106229276A《一种基于LTCC基板的BGA一体化封装装置》提出的一体化结构，在集成度方面有一定的创新，但由于是LTCC基板封装，散热能力有限，没有考虑到高热密度的情况，并且其返修性差，在目前有源相控阵天线成本没有降到类似于手机等电子产品量级的情况下，无法做到随意以换代修，造成成本浪费。

随着应用场景的逐渐复杂化，传统瓦片式相控阵天线布局架构已无法满足同时多通道、多极化以及多频等多功能集成的现实需求，并且其散热能力也受到高集成小型化的制约，在高热密度的应用场景中应用受限。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种一体化瓦片有源相控阵天线，以解决砖式和现有瓦片式相控阵天线无法同时实现多通道、多极化或多频等多功能高密度集成的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种一体化瓦片有源相控阵天线，包括逐层设置的阵列天线层、散热腔体、射频层、转阶层、电源与控制层和盖板层；所述盖板层密封所述散热腔体的开口，所述射频层、转阶层和电源与控制层均设置于所述散热腔体中。

所述射频层靠转阶层一侧开设有若干第一开槽，所述第一开槽内至少设置有第一射频芯片。