[发明专利]多波束相控阵天线

说明书

本发明涉及一种多波束相控阵天线，包括多个天线子阵组件拼接的瓦式天线，天线层用于信号的发射与接收；网络组件层用于集成网络及芯片；转接匹配层设置于所述天线层与所述网络组件层之间，用于连接天线层和网络组件层。本发明，通过采用转接匹配层，能够提高天线层馈电接口位置的灵活性，网络及芯片集成于网络组件层内，避免了层数过多导致的剖面高度、质量面密度难以降低，降低网络组件层厚度与加工工艺难度，层间垂直互联跨度大和集成度难以提高等缺点，具有低剖面，易于装配、维修等优势。

技术领域

本发明涉及相控阵天线领域，具体涉及一种基于转接匹配层的多波束相控阵天线。

背景技术

传统的相控阵架构主要分为砖式和瓦式两种架构。砖式架构器件电路布局面垂直于天线阵列面，通常相控阵厚度较高、尺寸与重量较大，适合于对体积重量要求不高的应用，比如大型雷达，但在对尺寸重量要求苛刻的场景比如卫星通信终端、卫星载荷天线、5G天线等应用场景，其应用推广受到较大的局限。瓦式相控阵天线采用高集成度芯片与天线面平行布局，具有剖面低、重量轻、易于与平台集成共形等特点，同时其设计难度和加工工艺的复杂度。

现有的多波束瓦片式相控阵一般天线层与网络层直接连接，其中天线和射频接收芯片安装于网络板的2个对称面，并通过多层电路板通孔互联，主要采用倒装芯片、多层基板实现集成，天线层与网络层直接压合，存在组件网络层厚度大，加工工艺难度高，而且组件网络相对固定，天线馈电位置无法微调，灵活性难以保证。

总体而言，由于考虑大规模商用、批量化生产，考虑设计与工艺实现要求；具备良好的可扩展性；同时考虑易与不同安装平台的一体化集成设计，需考虑新型设计架构。针对多波束相控阵可扩展架构，如何实现可扩展性，同时考虑工艺成熟度，目前还没有确定的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多波束相控阵天线，包括多个天线子阵组件拼接的瓦式天线，所述天线子阵组件包括：

天线层，用于信号的发射与接收；

网络组件层，用于集成网络及芯片；

转接匹配层，设置于所述天线层与所述网络组件层之间，用于连接天线层和网络组件层。

在上述任一技术方案中，所述转接匹配层至少包括顶层焊盘、底层焊盘及顶层焊盘和底层焊盘之间的至少1层的发射转接层和至少1层的接收转接层。

在上述任一技术方案中，所述网络组件层包括多波束网络层、控制网络层、电源网络层、多波束组件芯片层、垂直互联过孔。

在上述任一技术方案中，所述天线层的射频馈电信号通过馈电接口与所述转接匹配层连接，所述转接匹配层通过馈电接口与所述控制网络层连接，所述控制网络层通过垂直互联过孔与所述多波束组件芯片层的芯片控制端口进行连接。

在上述任一技术方案中，所述转接匹配层与所述天线层、所述转接匹配层与所述网络组件层之间通过BGA或者LGA封装工艺整体压合。

在上述任一技术方案中，所述天线层、所述转接匹配层和所述网络组件层为多层微波PCB层压工艺或LTCC工艺制成的板状结构。

在上述任一技术方案中，各个板状结构的所述天线层、所述转接匹配层和所述网络组件层的内部层与层之间通过屏蔽地隔离。

在上述任一技术方案中，所述电源网络层通过垂直互联过孔与所述多波束组件芯片层的芯片电源端口进行连接，所述多波束网络层通过所述垂直互联过孔与所述多波束组件芯片层的芯片合成端口互联。

在上述任一技术方案中，所述天线层包含接收天线辐射单元、发射天线辐射单元、接收天线网络层、发射天线网络层、接收馈电垂直过孔和发射馈电垂直过孔，所述接收天线辐射单元与发射天线辐射单元布局间距满足以下关系：

dx≤(1/sinα)(1/(1+sinθ))