一种X波段数字子阵三维层叠实现方法与流程

本发明属于有源数字相控阵技术领域。

背景技术：

相控阵雷达具有波束可控、波束扫描灵活、增益高的优势，在现在雷达技术中占有十分重要的地位。相控阵前端是整个雷达的重要组成部分，随着相控阵雷达系统大量面向无人平台雷达探测与侦察领域，无人平台对设备的重量和体积有严格的限制，这就要求作为相控阵雷达有源面阵的最小可更换单元的数字子阵具有小体积，模块化，可拼接的特点，因此数字子阵单元体积小、重量轻及内部的高度集成设计应运而生。

在《一种多路数字tr组件号》(cn207283544u)及《一种新型收发组件》(cn107015203a)中，采用的传统的相控阵有源面的tr组件内的模块、印制板等布局都是平铺式的，壳体中间层是冷板，微波模块、电源板、数字板平铺放置，射频信号和控制信号通过线缆连接。这种砖式布局方式虽然具有较好的测试性和维修性，但集成度低，不够紧凑，体积大，重量重，从而限制了相控阵系统在无人平台的应用。

技术实现要素：

本发明的目的在于为有源相控阵雷达提供一种新型x波段数字子阵，主要解决现有技术中前端tr组件和后端变频模块、以及电源板及数字信号预处理板之间的刀片式连接方式，连接器体积大，并且采用金属屏蔽盒把所有的组件模块及数字电源板再封装起来的形式，使得雷达整体体积大与重量重的问题。

本发明设计的一种x波段数字子阵，采用前端八只砖块式的八通道tr组件，每两只组件安装在冷板两侧，四块冷板通过分水框架固定在一起，瓦片式的八通道变频模块、电源控制板、数字信号预处理板利用三维层叠垂直互联的方式，依次安装到框架相应位置；组件、模块和板间射频及电源控制信号，通过smp-kk和浮动的微矩形连接器逐级盲插垂直互联。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

(1)通过垂直对插的内部布局，提高子阵整体集成度，缩小了子阵的体积和重量；

(2)多个大功率tr组件利用水冷板正反两面散热，简化设备整体体积；

(3)各模块间的射频、中频及电源控制信号各种连接器实现垂直互联，减去各种连接线缆。压缩各组件模块间的连接距离，简化装配步骤，提高空间的利用率，简化结构整体的复杂度。

附图说明

图1本发明x波段数字子阵外形示意图(侧视图)；

图2本发明x波段数字子阵外形示意图(俯视图)；

图3本发明x波段数字子阵布阵示意图；

图4本发明x波段数字子阵原理框图。

具体实施方式

本发明实施过程及附图1、图2所示。

前端8只砖式八通道tr组件分成四组，每组由2只组件和1块冷板组成，8只八通道tr组件分别固定4块冷板两侧，4块冷板再通过分水框架固定在一起。然后将瓦片式电源控制板、八通道变频模块、数字信号预处理板以三维垂直堆叠形式，依次安装到框架相应位置。八通道tr组件和八通道变频模块之间的射频信号，穿过电源控制板利用smp-kk垂直连接；电源控制板给八通道tr组件的电源及控制信号，通过电源板上微矩形浮动连接器插头和八通道tr组件的插座垂直对插；八通道变频模块给数字信号预处理板的中频信号通过smp-kk1垂直连接，数字信号预处理板给八通道变频模块的电源及控制信号通过数字信号预处理板上的微矩形连接器与八通道变频模块上的插座垂直连接。通过这种垂直对插的方式，减少了信号传输方向的尺寸，缩小了子阵的体积和重量。

下面对本发明进行举例说明，具体描述为以下过程：

本发明实现的x波段数字子阵主要由4块水冷板2，1个分水框架3，8只八通道tr组件1，1块电源控制板6，1只八通道变频模块4，1块数字信号预处理板5，若干浮动微矩形连接器8以及不同长度的smp-kk7、smp-kk19组成。

假设本发明实现的x波段数字子阵单通道发射峰值功率为8w，x波段数字子阵共有64收发通道，功率密度较大。为保证高散热效率，8只八通道tr组件1分别固定4块冷板2两侧，4块冷板2再通过分水框架3固定在一起。电源控制板6，八通道变频模块4，数字信号预处理板5垂直堆叠，依次安装到分水框架3上。八通道tr组件1到八通道变频模块4，八通道变频模块4到数字信号预处理板5之间的射频及中频信号通过不同长度的smp-kk实现对插。八通道tr组件1到电源控制板6，电源控制板6到八通道变频模块4，电源控制板6到数字信号预处理板5之间的电源及控制信号通过浮动微矩形连接器实现垂直互联。

在装配时，首先将八通道tr组件1固定到水冷板2两侧，再将4块水冷板2和分水框架3安装在一起；将smp-kk7装入八通道tr组件1射频集合端，随后安装电源控制板6，电源控制板6相应位置开孔穿过smp-kk7，板上8只浮动微矩形插头8与8只八通道tr组件1的插座对插到位后紧固；再安装八通道变频模块4，八通道tr组件1伸出的smp-kk7插入八通道变频模块4的射频插座，同时电源控制板4上的浮动微矩形连接器8插头插入八通道变频模块4的插座；将smp-kk19装入八通道变频模块4的中频smp插座，再安装数字信号预处理板5，数字信号预处理板5与电源控制板6通过浮动微矩形连接器8插座垂直互联，中频信号与八通道变频模块4完成8路对插。

技术特征：

1.一种x波段数字子阵三维层叠实现方法，其特征在于：采用前端八只砖块式的八通道tr组件，每两只组件安装在冷板两侧，四块冷板通过分水框架固定在一起，瓦片式的八通道变频模块、电源控制板、数字信号预处理板利用三维层叠垂直互联的方式，依次安装到框架相应位置；组件、模块和板间射频及电源控制信号，通过smp-kk和浮动的微矩形连接器逐级盲插垂直互联。

技术总结
本发明公开一种X波段数字子阵三维层叠的实现方法，属于有源数字相控阵技术领域。本发明采用前端八只砖块式的八通道TR组件，每两只组件安装在冷板两侧，四块冷板通过分水框架固定在一起，瓦片式的八通道变频模块、电源控制板、数字信号预处理板利用三维层叠垂直互联的方式，依次安装到框架相应位置；组件、模块和板间射频及电源控制信号，通过SMP‑KK和浮动的微矩形连接器逐级盲插垂直互联。基于这种三维层叠的方式设计的数字子阵，大大缩小X波段数字子阵中各模块单元信号传输方向的尺寸，减少X波段数字子阵整体的体积和重量。

技术研发人员：施永飞;赵楠;吕卫祥
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七二四研究所
技术研发日：2020.01.08
技术公布日：2020.05.29