一种基于SIP的多通道L波段收发组件的制作方法

一种基于sip的多通道l波段收发组件
技术领域
1.本实用新型涉及通信技术领域，具体涉及一种基于sip的多通道l波段收发组件。


背景技术：

2.有源相控阵(aesa)技术如今在雷达系统、电子对抗、武器精确制导和通信技术等领域都有着广泛的应用。特别在雷达领域，有源相控阵雷达其波束指向灵敏迅速，能够实现预警搜索、敌我识别、跟踪定位、精确制导、无源探测等多种功能，具有较强的多目标接战能力、良好的抗干扰性能以及较高的可靠性，是现代军事领域中重要的武器装备的武器装备[1]。而有源相控阵的每个天线单元上都设置有一个t/r组件(transmitter and receiver)，t/r组件的性能将直接影响着雷达的性能。目前传统的mmic混合集成(2d平面)t/r组件已成熟运用于各雷达和通信系统中，但随着雷达系统和微波通信的发展，小型化多通道l波段t/r组件的研制已迫在眉睫，其要求t/r组件体积越来越小、功能集成化越来越高，传统的mmic混合集成收发t/r组件已然不能满足使用要求。


技术实现要素：

[0003]
系统级封装(system in package，sip)已经成为重要的先进封装和系统集成技术，是未来电子产品小型化和多功能化的重要技术路线，在军事、航天等领域都有广阔的应用前景以及发展空间[3]。sip技术在封装效率、兼容性、封装可靠性、研发周期等方面有着较为明显的优势。
[0004]
而基于sip技术的l波段多通道t/r组件具有体积小、重量轻、集成度高等突出特点，必将得到广泛运用。本实用新型为一种新型基于sip技术的小型化、集成化多通道l波段t/r组件，适用于l波段有源相控阵雷达系统中。系统级封装技术(sip)作为一种先进的系统集成与封装技术，是实现有源相控阵雷达收发(t/r)组件小型化、低成本及高可靠性的重要途径。
[0005]
本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中多通道l波段t/r组件体积、重量、集成度均不能满足现代电子设备的需求，目的在于提供一种基于sip的多通道l波段收发组件，解决多通道l波段t/r组件小型化、集成化需求的问题。
[0006]
本实用新型通过下述技术方案实现：
[0007]
一种基于sip的多通道l波段收发组件，包括基板，基板的两侧面分隔设置有多个腔室，基板的两侧面依次设置有若干个l波段t/r通道和一个校准t/r通道，两侧面的l波段t/r通道相互对称，所述l波段t/r通道和所述校准t/r通道均位于所述腔室内，且与所述腔室一一对应；每个l波段t/r通道上设置有收发变频sip封装、限幅低噪放、gan功放、环形器和滤波器。
[0008]
进一步的，所述校准t/r通道贯穿所述基板，所述校准t/r通道的正面和反面分别位于所述基板的两侧面。
[0009]
进一步的，所述校准t/r通道上设置有限幅放大器、校准sip封装和电源分配板，所
述校准t/r通道通过复用t/r通道的l波段收发变频sip来实现校准信号收发功能。
[0010]
进一步的，所述l波段t/r通道对外天线射频口采用smp接口。
[0011]
进一步的，所述l波段t/r通道收发中频接口采用小型化毛纽扣射频连接器。
[0012]
进一步的，相邻腔室的四周内嵌有用于屏蔽和隔离的双层盖板。
[0013]
进一步的，12路l波段t/r通道分列于基板的两侧面，一侧各6路。
[0014]
进一步的，所述基板上还设置有本振放大功分电路、电源调制以及接口控制电路，电源调制以及接口控制电路用于实现收发电源调制功能和实现spi串并转换功能。
[0015]
进一步的，所述l波段收发组件采用bga表贴外壳，体积尺寸为22mm*16mm*4.5mm。
[0016]
本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0017]
1、本实用新型为现代化l波段有源相控阵雷达t/r组件小型化提供一条解决途径。将本实用新型应用于工程当中，能够解决t/r组件难以小型化的问题，更好的满足l波段相控阵雷达等系统的要求，根据sip技术可拓展性特点后续可根据具体链路的需要满足更复杂的系统使用，在缩减t/r组件尺寸的同时可极大地优化t/r组件的性能指标。
[0018]
2、本实用新型基于sip技术的多通道l波段t/r组件，具有小型化、通用化、集成度高及易扩展等特点，能更充分的满足现在l波段有源相控阵雷达系统的需求。
附图说明
[0019]
此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
[0020]
图1为实施例1正面结构图；
[0021]
图2为实施例1背面结构图；
[0022]
图3为实施例1侧面结构图；
[0023]
图4为实施例1的l波段t/r通道单个通道结构图；
[0024]
图5为实施例1的校准t/r通道结构图；
[0025]
图6为实施例2多通道l波段t/r组件原理框图；
[0026]
图7为实施例2多通道l波段t/r组件单通道原理框图；
[0027]
图8为实施例2校准t/r通道原理框图；
[0028]
图9为实施例2电源调制及接口控制电路原理框图。
[0029]
附图中标记及对应的零部件名称：
[0030]
11-收发变频sip封装，12-限幅低噪放，13-gan功放，14-环形器，15-滤波器，21-有限幅放大器，22-校准sip封装，23-电源分配板。
具体实施方式
[0031]
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
[0032]
实施例1
[0033]
本实施例1是一种基于sip的多通道l波段收发组件，如图1、图2和图3所示，包括基板，基板的两侧面分隔设置有多个腔室，基板的两侧面依次设置有若干个l波段t/r通道和
一个校准t/r通道，两侧面的l波段t/r通道相互对称，l波段t/r通道和校准t/r通道均位于腔室内，且与腔室一一对应。如图4所示，每个l波段t/r通道上设置有收发变频sip封装11、限幅低噪放12、gan功放13、环形器14和滤波器15。
[0034]
校准t/r通道贯穿基板，校准t/r通道的正面和反面分别位于基板的两侧面。如图5所示，校准t/r通道上设置有限幅放大器21、校准sip封装22和电源分配板23。校准t/r通道通过复用t/r通道的l波段收发变频sip来实现校准信号收发功能。l波段t/r通道对外天线射频口采用smp接口。l波段t/r通道收发中频接口采用小型化毛纽扣射频连接器。相邻腔室的四周内嵌有用于屏蔽和隔离的双层盖板。12路l波段t/r通道分列于基板的两侧面，一侧各6路。，基板上还设置有本振放大功分电路、电源调制以及接口控制电路，电源调制以及接口控制电路用于实现收发电源调制功能和实现spi串并转换功能。l波段收发组件采用bga表贴外壳，体积尺寸为22mm*16mm*4.5mm。
[0035]
实施例2
[0036]
目前，l波段有源相控阵雷达对l波段t/r组件的体积、重量、集成度等方面都提出了更高的要求。而传统的2d平面l波段t/r组件已经无法满足小型化和高集成化的发展需要，限制了装备系统的体积和性能，不能完全满足现代电子设备的需求。
[0037]
本实施例2是在实施例1的基础上，主要解决了l波段t/r组件多通道设计要求时，l波段t/r组件小型化设计的难题。l波段t/r组件实现了发射上变频、滤波、功率放大、数控等功能以及接收限幅、放大、数控衰减、下变频、放大、滤波等功能，小信号收发变频电路采用sip集成设计，优化了射频链路，保证了t/r组件通道间的一致性，提高了t/r组件可靠性，大大减小了t/r组件的体积。完成了多通道l波段收发切换、发射上变频、接收下变频、收发增益控制、滤波、放大等功能，每个通道采用相同的模拟链路设计，保证了通道之间的一致性。
[0038]
放弃了传统的2d平面混合集成方式，采用sip技术实现限幅低噪声放大、收发变频以及数控衰减等功能，同时运用最新型gan功率放大器实现发射功率放大功能，大大缩减了发射链路复杂度，t/r组件具备更小的尺寸和更好的性能。
[0039]
为减少l波段多通道t/r组件对外低频接口数量，采用串行spi接口配合较少数量的离散线实现l波段多通道t/r组件的收发切换控制、发射使能控制、接收使能控制以及数控衰减控制等。
[0040]
l波段多通道t/r组件对外天线射频口采用smp接口，收发中频接口采用小型化毛纽扣射频连接器，最大化的实现t/r组件的小型化设计。
[0041]
为提升通道隔离度，t/r通道之间采用分腔布局方式，同时采用内嵌双层盖板屏蔽设计，每个t/r通道之间进行有效的隔离、屏蔽，避免射频信号的窜扰，大幅减少了后期调试的难度。
[0042]
为完成t/r通道的幅度和相位校准，该t/r组件设计有校准t/r通道，配合天线可完成t/r通道的收发幅度与相位校准。
[0043]
基于sip技术的多通道l波段t/r组件体积小、通用型强、可扩展性强、适用于批量生产。
[0044]
如图6所示，本实施例2多通道t/r组件电路原理由三个部分组成，分别是12路t/r通道 1路校准t/r通道、本振放大功分电路以及电源调制以及接口控制电路组成。其中收发射频电路为一路发射上变频电路和两路接收下变频电路，电源调制以及接口控制电路主要
实现收发电源调制功能以及实现spi串并转换功能。
[0045]
12路tr通道原理上完全相同，采用sip小型化设计，单路原理框图如图7所示。tr通道结构主要由收发变频sip、限幅低噪放、gan功放、环形器以及滤波器等电路组成。
[0046]
t/r通道中的l波段收发变频电路采用sip技术设计实现，通过采用新工艺和新材料，突破了微组装技术的关键工艺，实现了多基板的三维垂直互联,实现了高密度、小型化集成。l波段收发变频sip封装形式采用bga表贴外壳，完全气密设计，其体积尺寸为22mm*16mm*4.5mm，相比传统收发变频模块，其体积尺寸减少90％以上。
[0047]
发射时，dds产生功率为－5dbm的中频信号，经中频带通滤波抑制带外杂散，再经l波段收发变频sip放大滤波后与本振信号lo1混频后输出l波段射频信号，再经过匹配衰减、ltcc带通滤波抑制带外杂散后推动gan功率放大器。gan功率放大器功率增益大于35db，饱和输出功率大于100w，功率附加效率大于50％。该信号经环形器以及带通滤波器抑制谐杂波后输出，端口输出功率大于60w。发射通道设计有6位0.5db步进的数控衰减器，最大衰减31.5db，满足发射程控要求。
[0048]
接收时，从天线接收到的信号通过天线进入tr组件，首先经过带通滤波器抑制带外干扰信号，随后通过环行器后进入限幅低噪放，放大滤波后经过一分二功分器分别完成两路分别完成两路l波段接收信号下变频。两路接收通道均设计有6位0.5db步进的数控衰减器，最大衰减31.5db，满足接收动态扩展要求。
[0049]
校准t/r通道主要实现校准信号收发功能，主要通过复用t/r通道的l波段收发变频sip实现，如图8所示校准t/r通道原理框图。
[0050]
电源调制及接口控制电路主要实现gan功放上下电时序控制、 28v功放漏极电源调制以及 5v电源调制功能，其次还利用cpld实现串并转换功能，配合离散线完成t/r通道工作状态控制等功能，如图9所示。
[0051]
基于传统2d裸芯片微波混合集成方式也能实现多通道t/r组件的设计，但是必须选用各种功能并且数量众多的裸芯片，并且基于2d平面电路布局面积比较大。同时为了满足裸芯片气密性要求，必须采用组件的形式安装并采用激光封焊，无形之中也增加了体积与工艺装联复杂度。在这种传统设计下，组件和整机的互连也相对复杂化，需要多个高低频连接器，降低了可靠性同时大幅增加了设计成本，而采用3d-sip叠层技术就可以解决上述弊端。
[0052]
本实施例2基于3d-sip技术设计t/r组件布局简洁，体积缩减1/3以上，重量也相应减少，t/r组件得到进一步小型化。
[0053]
本实施例2为现代化l波段有源相控阵雷达t/r组件小型化提供一条解决途径。将该方法加以工程应用，能够解决t/r组件难以小型化的问题，更好的满足l波段相控阵雷达等系统的要求，根据sip技术可拓展性特点后续可根据具体链路的需要满足更复杂的系统使用，在缩减t/r组件尺寸的同时可极大地优化t/r组件的性能指标。基于sip技术的多通道l波段t/r组件，具有小型化、通用化、集成度高及易扩展等特点，能更充分的满足现在l波段有源相控阵雷达系统的需求。
[0054]
本实施例2通过对多通道l波段t/r组件链路进行划分，将收发变频电路利用sip技术进行高密度集成，通过采用sip技术实现了小型化、集成化设计，通过采用smp连接器以及射频毛扭扣连接器简化了对外连接，通过采用gan功放缩减了发射链路，提升了t/r组件的
可靠性。所设计的十二路t/r通道布局完全相同，保证了t/r组件通道之间的幅度与初始相位一致性。
[0055]
本实施例2采用的sip技术通过采用一系列新工艺和新材料，突破微组装技术的关键工艺，实现了多基板的三维垂直互联，实现收发变频电路的高密度、小型化集成，并且sip采用bga封装，方便与复合多层印制板集成使用，提升了t/r组件的集成度。本实施例2所研制的t/r组件可通过模块化易拓展的设计思路进行设计，使得模块具有更强的可拓展性。
[0056]
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。