[发明专利]一种用于二维可扩展的瓦片式相控阵子阵与天线阵

说明书

本发明公开一种用于二维可扩展的瓦片式相控阵子阵与天线阵，包括逐层设置的封装天线层、功分合成网络及低频信号走线层、散热层、供电控制层，若干封装天线排列形成所述封装天线层，所述封装天线层与所述功分合成网络及低频信号走线层连接，所述散热层设置在所述功分合成网络及低频信号走线层和所述供电控制层之间，所述供电控制层与所述功分合成网络及低频信号走线层连接；本发明采用标准可扩展子阵设计，子阵二维尺寸等于天线孔径，无外扩面积，便于二维任意扩展，系统设计高效便捷。

技术领域

本发明涉及相控阵天线技术领域，具体涉及一种用于二维可扩展的瓦片式相控阵子阵与天线阵。

背景技术

目前，多波束相控阵天线的阵列架构设计分为两类：砖式架构和瓦式架构。

砖式架构设计采用元器件放置方向垂直相控阵天线阵面孔径，结构上纵向集成横向组装，且各功能块独立设计，带来尺寸偏大，重量偏重且采用单片设计，集成度较低，成本较高。

随着轻量化、模块化设计思想在相控阵天线领域中的逐步深入，传统的砖块式相控阵设计思想已不能满足应用市场的需求。电子技术的进步使规模较小、集成度较高、重量轻的瓦片式天线逐步进入应用市场，并备受用户和设计人员的关注。瓦片式相控阵将元器件放置方向平行于天线阵面孔径，结构上横向集成，纵向组装，采用功能分层设计，平行放置。在重量、尺寸、集成度和成本方面较砖式有较大的优势。

然而，瓦片式天线强烈依赖于集成电路设计和加工技术、半导体材料制备技术、芯片封装技术、微组装技术、高效传热散热技术等，传统的瓦片式天线子阵，采用包络尺寸大于天线尺寸的架构设计，受尺寸限制，无法实现二维规则布阵下的任意扩展。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种用于二维可扩展的瓦片式相控阵子阵，包括逐层设置的封装天线层、功分合成网络及低频信号走线层、散热层、供电控制层，若干封装天线排列形成所述封装天线层，所述封装天线层与所述功分合成网络及低频信号走线层连接，所述散热层设置在所述功分合成网络及低频信号走线层和所述供电控制层之间，所述供电控制层与所述功分合成网络及低频信号走线层连接。

较佳的，所述功分合成网络及低频信号走线层包括多个功分器，一所述封装天线通过各波束线与各所述功分器一一连接，各所述封装天线上同一类型的所述波束线与对应的一所述功分器连接。

较佳的，所述功分合成网络及低频信号走线层包括叠层PCB母板，所述供电控制层包括叠层PCB子板，所述叠层PCB母板和所述叠层PCB子板通过柔性FPC连接。

较佳的，所述封装天线包括多功能波束形成芯片、前端芯片、天线单元，所述多功能波束形成芯片和所述前端芯片设置在封装壳体内进行3D封装集成，所述前端芯片设置在所述封装壳体内靠近所述天线单元的一侧，所述封装壳体远离所述天线单元的一侧设置外接接口，所述外接接口为供电、控制和射频接口，所述外接接口通过BGA球在封装后引出。

较佳的，所述叠层PCB母板包括第一安装面和第二安装面的正反两面，各所述封装天线通过BGA球与所述第一安装面焊接固定，各升级芯片通过BGA球与所述第二安装面焊接固定，电源芯片、FPGA、外围电路芯片设置在所述叠层PCB子板上。

较佳的，所述封装天线内部热耗通过所述封装壳体经BGA导出，并经母板金属化过孔与所述散热层导热连通。

较佳的，所述第一安装面上还设置有AIP模块，所述AIP模块通过母板金属化过孔与所述升级芯片或所述第二安装面连通，所述升级芯片和所述第二安装面上设置有柔性导热垫，所述柔性导热垫与所述散热层接触连接。

较佳的，所述电源芯片、所述FPGA、所述外围电路芯片均设置在所述叠层PCB子板远离所述散热层的端面上，所述电源芯片、所述FPGA、所述外围电路芯片通过子板金属化过孔与所述散热层导热连通。