可切换发送和接收相控阵列天线的制作方法_3

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部侧视图。MLPWB 500是图2所示的MLPWB 206、图3所示的MLPWB 300 W及图4所示的 MLPWB 400的示例。在此示例中,MLPWB 500仅示出四(4)个基板层502、504、506和508, 而非图2的MLPWB 300中所示的二十(20)个。
[0069] 在基板504和506周围仅示出S (3)个金属层510、512和514。另外,没有示出 接合层。T/R模块516被示出为通过包括多个电互连信号触点522、524、526和528的支座 520附接到MLPWB 500的下表面518。电互连信号触点522、524、526和528可分别与MLPWB 500的下表面518上的多个形成和/或蚀刻的触点焊盘530、532、534和536信号通信。
[0070] 在此示例中,福射元件538被示出为形成在基板层508 (例如,可被蚀刻到层508 中的微带天线)处的MLPWB 500中。类似于图4,福射元件538被示出为具有两个福射器540 和542。同样如图4中所述的示例中一样,第一福射器540可福射第一类型的偏振(例如, 垂直偏振或右旋圆偏振),第二福射器542可福射与第一偏振正交的第二类型的偏振(例 如,水平偏振或左旋圆偏振)。福射元件538还可包括接地元件544。第一福射器540可由 通过第一通孔548来与触点焊盘530信号通信的第一探针546馈电,所述触点焊盘530通 过电互连信号触点522来与T/R模块516信号通信。类似地,第二福射器542可由通过第 二通孔552来与触点焊盘532信号通信的第二探针550馈电,所述触点焊盘532通过电互 连信号触点524来与T/R模块516信号通信。与图4中所述的示例不同,在此示例中,第一 通孔548和第二通孔552分别部分地是第一探针546和第二探针550的部分。另外,在此 示例中,第一探针546和第二探针550包括基板506中的90度弯曲。
[0071] 类似于图4中的示例,在此示例中,还示出RF分布网络554。还示出RF连接器556 经由MLPWB 500的下表面518上的触点焊盘558与RF分布网络554信号通信。同样,RF 分布网络554被配置为向附接到MLPWB 500的下表面518的多个T/R模块馈电。在此示例 中,RF连接器556也可W是SMP风格微型推开连接器(例如G3PO及型连接器或者其它等 同的高频连接器),其中端口阻抗为大约50欧姆。
[0072] 在此示例中,还示出蜂窝孔板560与MLPWB 500的上表面562相邻设置。同样,蜂 窝孔板560是图2所示的蜂窝孔板204的局部示图。蜂窝孔板560包括通道564并且通道 564与福射元件538相邻设置。同样,通道564可W是圆柱形,并且充当用于福射元件538 的圆形波导角。蜂窝孔板560也可与MLPWB 500的上表面562间隔开较小距离566, W形成 可用于调谐组合的福射元件538和通道564的福射性能的气隙568。作为示例,气隙568可 具有大约为0. 005英寸的宽度566。在此示例中,接地元件544充当接地触点,其被设置为 经由从MLPWB 500的上表面562突出并且压向蜂窝孔板560的下表面570的触点焊盘572 和574来与蜂窝孔板560的下表面570信号通信。运样,通道564的内壁576接地,并且触 点焊盘572和574的高度对应于气隙568的宽度566。
[0073] 转向图6,可随上述任何MLPWB 206、300、400或500使用的福射元件600的实现方 式的示例的俯视图。在此示例中,福射元件600被形成和/或蚀刻于MLPWB的上表面602 上。如图4和图5中所述,福射元件600可包括第一福射器604和第二福射器606。第一福 射器604由与T/R模块(未示出)信号通信的第一探针(未示出)馈电,第二福射器606由 也与T/R模块(未示出)信号通信的第二探针(未示出)馈电,如先前图4和图5中所述。 如先前所述,第一福射器604可福射第一类型的偏振(例如,垂直偏振或右旋圆偏振),第 二福射器606可福射与第一偏振正交的第二类型的偏振(例如,水平偏振或左旋圆偏振)。 在此示例中还示出接地元件608或者图4和图6中所述的元件。接地元件608可包括多个 触点焊盘(未示出),其从MLPWB的上表面602突出W接合蜂窝孔板(未示出)的下表面 (未示出),从而正确地将与福射元件600相邻的通道(未示出)的壁接地。另外,接地通 孔610可W是福射元件600 W帮助调谐福射器带宽。
[0074] 在图7A中,依据本发明示出了蜂窝孔板700的实现方式的示例的俯视图。蜂窝孔 板700被示出为具有按照PAA的点阵结构分布的多个通道702。在此示例中,STRPAA可包 括256个元件PAA,运将导致蜂窝孔板700具有256个通道702。基于256元件PAA,PAA的 点阵结构可包括具有16X 16元件的PAA,运将导致蜂窝孔板700具有沿着蜂窝孔板700分 布的16X16通道702。
[00巧]转向图7B,示出了蜂窝孔板700的放大部分704的俯视图。在此示例中,放大部分 704可包括按照点阵分布的=(3)个通道706、708和710。在此示例中,如果通道706、708 和710的直径大约等于0.232英寸,通道706、708和710的介电常数("e/')等于大约 2. 5,并且STRPAA是在21GHz至22GHz的频率范围内操作的K波段天线,波导截止频率(对 于由通道706、708和710形成的波导)为大约18. 75GHz,则X轴714上(即,介于第一通 道706的中屯、与第二通道708的中屯、和第S通道710的中屯、之间)的距离712可大约等于 0. 302英寸,并且y轴718上(即,介于第二通道708的中屯、与第S通道710的中屯、之间) 的距离716可大约等于0. 262英寸。
[0076] 在图8中,依据本发明示出了 RF分布网络800的实现方式的示例的俯视图。RF分 布网络800与RF连接器802 (是诸如早前图4和图5中所述的RF连接器452或556的RF 连接器的示例)W及多个T/R模块信号通信。在此示例中,RF分布网络800是16X16分布 网络,其在发送模式下被配置为将RF连接器802的输入信号分成馈送给256个单独的T/R 模块的256个子信号。在接收模式下,RF分布网络800被配置为从256个T/R模块接收256 个单独的信号,并且将它们合成为合成的输出信号,该输出信号被传递给RF连接器802。在 此示例中,RF分布网络可包括双向威尔金森功率合成器/分配器的八个级804、806、808和 810,并且RF分布网络可被集成到图4和图5中先前所述的MLPWB 206、300、400、500或者 MLPWB 812的内部层中。
[0077] 转向图9,依据本发明示出了 STRPAA 900的另一实现方式的示例的系统框图。类 似于图2,在图9中,STRPAA 900可包括MLPWB 902、T/R模块904、福射元件906、蜂窝孔 板908和WAIM片910。在此示例中,MLPWB 902可包括RF分布网络912和福射元件906。 RF分布网络912可W是具有双向威尔金森功率合成器/分配器的八个级的256元件(即, 16X16)分布网络。
[0078] T/R模块904可包括两个功率切换集成电路("1C")914和916 W及波束处理IC 918。切换IC 914和916化及波束处理IC 918可W是单片微波集成电路("匪IC"),并且 它们可利用"倒装忍片"封装技术被设置为彼此信号通信。
[0079] 本领域普通技术人员将理解,通常,倒装忍片封装技术是利用已沉积到忍片焊盘 (即,忍片触点)上的焊料凸点或者金凸块将诸如集成电路"忍片"和微机电系统("MEMS") 的半导体装置互连到外部电路的方法。通常,凸点在最终晶片处理步骤期间被沉积在晶片 上侧的忍片焊盘上。为了将忍片安装到外部电路(例如,电路板或者另一忍片或晶片),它 被翻转W使得其上侧面向下,并且被对齐W使得其焊盘与外部电路上的匹配焊盘对齐,然 后焊料回流或者将凸块热压缩,W完成互连。运与忍片被直立安装并且使用线将忍片焊盘 互连到外部电路的引线结合形成对比。
[0080] 在此示例中,T/R模块904可包括使得T/R模块904能够具有可切换发送信号路 径和接收信号路径的电路。T/R模块904可包括第一传输路径开关920、第二传输路径开关 922、第=传输路径开关924和第四传输路径开关926、第一 1:2分裂器928和第二1:2分裂 器930、第一低通滤波器("LPF") 932和第二LPF 934、第一高通滤波器("HPF") 936和第 二HPF 938、第一放大器940、第二放大器942、第=放大器944、第四放大器946、第五放大器 948、第六放大器950和第屯放大器952、移相器954 W及衰减器956。
[0081] 在此示例中,第一传输路径开关920和第二传输路径开关922可经由信号路径958 来与MLPWB 902的RF分布网络912信号通信。另外,第S传输路径开关924和第四传输路 径开关926可分别经由信号路径960和962来与MLPWB 902的福射元件906信号通信。
[0082] 另外,第=传输路径开关924和第四放大器946可W是第一功率切换MMIC 914的 部分,第四传输路径开关926和第五放大器948可W是第二功率切换MMIC 916的部分。由 于第一功率切换MMIC 914和第二功率切换MMIC 916是功率提供1C,所W它们可利用神化 嫁("GaA")技术来制造。其余第一传输路径开关920和第二传输路径开关922、第一 1:2 分裂器928和第二1:2分裂器930、第一 LPF 932和第二LPF 934、第一 HPF 936和第二HPF 938、第一放大器940、第二放大器942、第=放大器944、第六放大器950和第屯放大器952、 移相器954和衰减器956可W是波束处理MMIC 918的部分。波束处理MMIC 918可利用娃 错("SiGe")技术来制造。在此示例中,SiGe技术的高频性能和高密度的电路功能允许 T/R模块的电路功能的占用空间(化Otprint)被实现于具有平面瓦片配置的相位阵列天线 中(即,通常,由于操作频率和最小天线波束扫描要求,平面模块电路布局占用空间受到福 射器间距的约束)。
[008引在图10中,示出了 T/R模块904的系统框图W更好地理解T/R模块904的操作的 示例。在操作示例中,在发送模式下,T/R模块904经由信号路径1002从RF分布网络912 接收输入信号1000。在发送模式下,第一传输路径开关920和第二传输路径开关922被设 定为沿着包括经过第一传输路径开关920、可变衰减器956、移相器954、第一放大器940和 第二传输路径开关922的传输路径将输入信号1000传递给第一 1:2分裂器928。然后所得 的经处理的输入信号1004被第一 1:2分裂器928分裂成两个信号1006和1008。第一分裂 输入信号1006穿过第一 LPF 932并且被第二放大器942和第四放大器946二者放大。所得 的经放大的第一分裂输入信号1010穿过第=传输路径开关924被传递给福射元件906的 第一福射器(未示出)。在此示例中,第一福射器可W是被设定为发送第一偏振(例如,垂 直偏振或者右旋圆偏振)的福射器。类似地,第二分裂输入信号1008穿过第一 HPF 936并 且被第=放大器944和第五放大器948二者放大。所得的经放大的第二分裂输入信号1012 穿过第四传输路径开关926被传递给福射元件906的第二福射器(未示出)。在此示例中, 第二福射器可W是被设定为发送第二偏振(例如,水平偏振或者左旋圆偏振)的福射器。
[0084] 在接收模式下,T/R模块904从福射元件906中的第一福射器接收第一偏振接收 信号1014并且从福射元件906中的第二福射器接收第二偏振接收信号1016。
[0085] 在接收模式下,第一传输路径开关920、第二传输路径开关922、第=传输路径开 关924和第四传输路径开关926被设定为通过可变衰减器956、移相器954和第一放大器 940将第一偏振接收信号1014和第二偏振接收信号1016传递给RF分布网络912。具体地 讲,第一偏振接收信号1014穿过第=传输路径开关924被传递给第六放大器950。然后,所 得的经放大的第一偏振接收信号1018穿过第二LPF 934被传递给第二1:2分裂器930,从 而得到经滤波的第一偏振接收信号1020。
[0086] 类似地,第二偏振接收信号1016穿过第四传输路径开关926被传递给第屯放大器 952。然后,所得的经放大的第二偏振接收信号1022穿过第二LPF 934被传递给第二1:2 分裂器930,得到经滤波的第二偏振接收信号1024。然后,第二1:2分裂器930充当2:1合 成器
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