一种相控阵天线波束控制装置及系统的制作方法

本发明涉及相控阵天线技术领域。更具体地，涉及一种相控阵天线波束控制装置及系统。

背景技术：

波束控制装置是相控阵天线的核心部件，其功能包括：1)控制：根据指定参数计算天线移相组件的移相码，产生输出给移相组件的通信时序和控制指令，移相组件根据时序及指令实现改变状态，从而实现天线的波束扫描及波束赋形控制。2)供电：根据指定参数为外部电源组件通过开、关机控制信号，为移相单元馈送所需的直流电信号。

由于飞机和卫星这类运载工具搭乘空间有限，所以机载、星载等紧凑型相控阵天线要求所属各部件尽可能做到小型化、轻量化、结构紧凑、高集成化。在有限的结构空间内，波束控制装置既要保证大电流的直流电信号的可靠传输，又要保证通信及控制信号的可靠传输，从而确保天线可靠地工作。

传统的波束控制装置通常采用标准机箱和板卡，通过电缆或光纤互联实现控制信号的传输，通过电缆实现直流电信号的传输。线缆或光纤的存在既要求比较宽松的安装空间，又增加了系统重量，同时增加了系统复杂程度，降低了系统可靠性，导致这类波束控制装置并不适合应用在某些对结构空间和重量要求极高的紧凑型相控阵天线中。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提供一种相控阵天线波束控制装置，装置设计简单、结构紧凑，极大地降低了结构安装空间和重量，提升了系统性价比。本发明的另一个目的在于提供一种相控阵天线波束控制系统。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明一方面公开了一种相控阵天线波束控制装置，包括第一刚性电路板、至少一个第二刚性电路板以及连接第一刚性电路板和每个第二刚性电路板的至少一个柔性电路板；

每个所述第二刚性电路板上设置有与天线移相组件连接的输出连接器，所述第一刚性电路板上设有与每个所述输出连接器对应的至少一个螺连结构；

每个螺连结构通过所述第一刚性电路板、所述柔性电路板和所述第二刚性电路板与对应的输出连接器电连接。

优选地，所述螺连结构可与外部装置电连接；

所述第一刚性电路板用于将所述外部装置输入的控制信号转换为通信时序和控制指令以输入对应的输出连接器。

优选地于，柔性电路板和对应的第二刚性电路板中形成有相互连接的传输线，传输线进一步与所述第一刚性电路板输出所述通信时序和控制指令的信号输出端连接；

所述输出连接器与所述传输线连接，通过所述传输线接收所述第一刚性电路板传输的通信时序和控制指令。

优选地，所述第一刚性电路板进一步用于根据外部装置通过所述螺连结构输入的电流控制信号将所述外部电源输入的电流信号传输至所述输出连接器。

优选地，所述第一刚性电路板上设置有逻辑运算芯片、驱动芯片、电平转换芯片、存储芯片和光电显示器件；

所述逻辑运算芯片用于解析所述控制信号，并根据解析得到的信息进行逻辑运算以产生通信时序和控制指令；

所述驱动芯片用于增大所述通信时序和控制指令的信号强度；

所述电平转换芯片用于将所述电流信号转换为低压电信号。

优选地，第一刚性电路板、柔性电路板和对应的第二刚性电路板中形成有相互连接的铜层，铜层进一步与所述外部电源连接，所述输出连接器与所述铜层连接以实现与外部电源的电连接，外部电源向所述电平转换芯片输入所述电流信号。

优选地，所述铜层的厚度根据所述电流信号的大小确定。

本发明还公开了一种相控阵天线波束控制系统，包括如上所述的相控阵天线波束控制装置及与所述相控阵天线波束控制装置电连接的多个移相组件，其中，每个移相组件与一个所述第二刚性电路板的输出连接器连接。

优选地，所述移相组件的个数为12个，所述相控阵天线波束控制装置包括第一刚性电路板、12个第二刚性电路板以及12个柔性电路板，每个第二刚性电路板通过一个柔性电路板与所述第一刚性电路板连接，每个第二刚性电路板的输出连接器与一个移相组件连接。

本发明的有益效果如下：

本发明通过合理的设计，整套装置可满足对于相控线天线波束控制装置的空间、重量和供电功率等方面的要求，最大程度简化装置内的互联模式，减少线缆和光纤的数量。装置设计简单、结构紧凑、成本降低、性能可靠、免维护，避免了大量的传输电缆或光纤，极大地降低了结构安装空间和重量，提升了系统性价比，保证了天线可靠地工作。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明一种相控阵天线波束控制装置一个具体实施例的示意图。

图2示出本发明一种相控阵天线波束控制系统一个具体实施例的示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

根据本发明的一个方面，本实施例公开了一种相控阵天线波束控制装置。如图1所示，相控阵天线波束控制装置包括第一刚性电路板1、至少一个第二刚性电路板3以及连接第一刚性电路板1和每个第二刚性电路板3的至少一个柔性电路板2。

其中，每个所述第二刚性电路板3上设置有与天线移相组件连接的输出连接器5，所述第一刚性电路板1上设有与每个所述输出连接器5对应的至少一个螺连结构4，每个螺连结构4通过所述第一刚性电路板1、所述柔性电路板2和所述第二刚性电路板3与对应的输出连接器5电连接。

在优选的实施方式中，所述螺连结构4可与外部装置电连接。所述第一刚性电路板1用于将所述外部装置输入的控制信号转换为通信时序和控制指令以输入对应的输出连接器5。第一刚性电路板1通过螺连结构4接收外部装置输入的控制信号，并根据该控制信号产生通信时序和控制指令，并通过柔性板和第二刚性电路板3将所述通信时序和控制指令传输至输出连接器5，输出连接器5进一步可与移相组件连接，通过输出连接器5将通信时序和控制指令输入移相组件，以使移相组件根据通信时序和控制指令实现天线的波束扫描及波束赋形控制。

在优选的实施方式中，柔性电路板2和对应的第二刚性电路板3中形成有相互连接的传输线，传输线进一步与所述第一刚性电路板1输出所述通信时序和控制指令的信号输出端连接。所述输出连接器5与所述传输线连接，可通过所述传输线接收所述第一刚性电路板1传输的通信时序和控制指令。

在优选的实施方式中，所述第一刚性电路板1上设置有与所述螺连结构4依次连接的逻辑运算芯片、驱动芯片、电平转换芯片、存储芯片和光电显示器件。其中，所述逻辑运算芯片用于解析所述控制信号，并根据解析得到的信息进行逻辑运算以产生通信时序和控制指令；所述驱动芯片用于增大所述通信时序和控制指令的信号强度，即增大信号的电流大小，以提高信号的负载能力。所述电平转换芯片用于将所述电流信号转换为低压电信号并为其他芯片等有源器件供电。

在优选的实施方式中，所述第一刚性电路板1进一步用于根据外部装置通过所述螺连结构输入的电流控制信号将所述外部电源输入的电流信号传输至所述输出连接器5。具体的，第一刚性电路板1可连接作为外部电源的电池组件，第一刚性电路板1可通过螺连结构4接收外部装置输入的电流控制信号，根据电流控制信号形成开机控制信号和关机控制信号，并根据开机控制信号，将电池组件的电流通过柔性电路板2和第二刚性电路板3传输至输出连接器5，并通过输出连接器5向移相组件提供所需的供电电流，根据关机控制信号停止向移相组件提供供电电流。

在优选的实施方式中，第一刚性电路板1、柔性电路板2和对应的第二刚性电路板3中形成有相互连接的铜层，铜层进一步与所述外部电源连接，所述输出连接器5与所述铜层连接以实现与外部装置的电连接，外部装置通过所述铜层向所述输出连接器5传输电流信号。

具体的，外部电源的大电流直流信号进入第一刚性电路板1，第一刚性电路板1内部铺设的铜层延伸至柔性电路电路板和第二刚性电路板3，与第二刚性电路板3的输出连接器5相连，可通过第一刚性电路板1、柔性电路板2和第二刚性电路板3中的铜层将外部电池组件的大电流直流信号直接传输至通过输出连接器5以传输至移相组件，为移相组件提供供电电流。更优选的，可通过对铜层的适当切割，实现不同各类和大小的电信号的传输，以实现多种信号传输。

在优选的实施方式中，所述铜层的厚度根据所述电流信号的大小确定。

本发明中，通过柔性电路板2连接第一刚性电路板1和第二刚性电路板3，一方面柔性电路板2可满足对于相控线天线波束控制装置的空间、重量和供电功率等方面传输要求，另一方面，柔性电路板2可采用分层结构，且能够承受一定弧度的弯折，用于替代传统波束控制装置中的线缆或光纤，可最大程度简化装置内的互联模式，减少线缆和光纤的数量，使得相控阵天线波束控制装置设计简单、结构紧凑、成本降低、性能可靠、免维护，避免了大量的传输电缆或光纤，极大地降低了结构安装空间和重量，提升了系统性价比，保证了天线可靠地工作。

基于相同原理，本发明还公开了一种相控阵天线波束控制系统。如图2所示，本实施例中，所述系统包括如本实施例的相控阵天线波束控制装置及与所述相控阵天线波束控制装置电连接的多个移相组件，其中，每个移相组件与一个所述第二刚性电路板的输出连接器连接。

具体的，本实施例中，所述移相组件的个数为12个，所述相控阵天线波束控制装置包括第一刚性电路板1、12个第二刚性电路板3以及12个柔性电路板2，每个第二刚性电路板3通过一个柔性电路板2与所述第一刚性电路板1连接，每个第二刚性电路板3的输出连接器5与一个移相组件连接。本发明的相控阵天线波束控制系统可为多个移相组件提供通信时序和控制指令以及提供供电电流，使得整个相控阵天线波束控制系统的性能可靠，结构紧凑且成本降低。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。