[发明专利]瓦片式相控阵天线

权利要求书

1.一种瓦片式相控阵天线，包括：微带形式的发射阵列天线、接收阵列天线，采用硅CMOS工艺实现多通道多功能的相控阵处理芯片，采用异构集成工艺把不同材质的芯片集成为微小型功能模块的多通道多功能异构集成收发芯片及其控制电路，其特征在于：发射阵列天线与接收阵列天线分开排布，将4×4个天线阵元、多通道多功能异构集成收发芯片分别组合形成一个各自独立的颗粒，通过对颗粒数量进行缩减和扩展，形成一个规模可裁剪、可张缩的前端阵列，其中，发射阵列天线下方是通过毛纽扣连接的多通道多功能异构集成发射芯片，接收阵列天线下方是通过毛纽扣连接的多通道多功能异构集成接收芯片，多功能异构集成发射芯片和多通道多功能异构集成接收芯片均通过焊接的形式排列于各自的硅基转接板上，使用硅基高密度三维集成工艺将天线阵列、多通道多功能异构集成收发芯片、硅基转接板集成在一起构成三维异构堆叠，并且硅基转接板的下方设有通过金丝键合互联的波控器电路，波控器控制多通道多功能异构集成收发芯片各个通道的幅度和相位，实现相控阵天线波束的扫描。

2.如权利要求1所述的瓦片式相控阵天线，其特征在于：发射天线阵面采用微带阵列的形式，介质基板采用低介电常数、低介质损耗角的介质基片。

3.如权利要求1所述的瓦片式相控阵天线，其特征在于：根据工作频段的不同所导致的辐射贴片的尺寸和阵元间距，天线阵列单元采用矩形辐射贴片形式，接收阵列天线与发射阵列天线的辐射贴片形式相同，两者的区别是由于。

4.如权利要求1所述的瓦片式相控阵天线，其特征在于：每个辐射贴片(1)按线阵等距分布在介质基板(2)上，每个辐射贴片(1)的馈电电路采用类同轴的结构(3)，类同轴馈电结构(3)的馈电电路垂直于辐射贴片、放置于靠近辐射贴片(1)宽边中点处。

5.如权利要求1所述的瓦片式相控阵天线，其特征在于：多通道多功能异构集成芯片分为发射芯片T_chip和接收芯片R_chip，其分别由化合物芯片Ti/Ri和硅芯片Tx/Rx通过异构集成工艺集成在一起，且包含三层结构，从上至下分别是硅帽层、芯片层和硅基板层，其中i＝1，2，3…8。

6.如权利要求5所述的瓦片式相控阵天线，其特征在于：发射芯片T_chip的输入端口In采用的接头为K型头，与硅基板上的功分网络相连，发射芯片T_chip的输出端口Outi通过TSV工艺在硅帽层打孔，实现芯片与天线阵元之间的信号传输，将发射信号通过阵列天线辐射出去，其中i＝1，2，3…8。

7.如权利要求1所述的瓦片式相控阵天线，其特征在于：发射多通道多功能异构集成芯片，由两两并行对称，围绕硅芯片Tx连接的8个相同的化合物芯片Ti组成，8个相同的化合物芯片T_chip的四角并关于硅芯片Tx的中心对称，通过异构集成工艺集成在一起。

8.如权利要求7所述的瓦片式相控阵天线，其特征在于：化合物芯片与硅芯片通过刻蚀于硅基板上的信号线实现射频信号的传输，另外，硅基板上还刻蚀有功分网络、直流电源线和波控电路信号线，其中i＝1，2，3…8。

9.如权利要求1所述的瓦片式相控阵天线，其特征在于：接收多通道多功能异构集成芯片，由两两并行对称，围绕硅芯片Rx连接的8个相同的化合物芯片Ri组成，8个相同的化合物芯片R_chip的四角并关于硅芯片Rx的中心对称，通过异构集成工艺集成在一起，其中，i＝1，2，3…8。

10.如权利要求9所述的瓦片式相控阵天线，其特征在于：接收芯片R_chip的输入端口Ini通过TSV工艺在硅帽层打孔，实现芯片与天线阵元的连接，接收天线阵元的信号；

接收芯片R_chip的输出端口Out采用的接头为K型头，通过与硅基板上的功合网络相连，将接收到的信号传输至下一层电路，其中，i＝1，2，3…8。