一体化Ka波段天线前端及其制造方法与流程

本发明涉及电磁波传输设备，具体是一体化ka波段天线前端及其制造方法。

背景技术：

ka波段ka波段是电磁频谱的微波波段的一部分，ka波段的频率范围为26.5-40ghz。ka代表着k的正上方(k-above)，换句话说，该波段直接高于k波段。ka波段也被称作30/20ghz波段，通常用于卫星通信。

天线前端是雷达导引头的关键部件，要求发射信号稳定、接收信号灵敏，小型化。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一体化ka波段天线前端及其制造方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一体化ka波段天线前端，包括发射分机、接收分机和定向耦合器，发射分机包括发射天线、第一功率放大器、第二功率放大器和数字衰减器，数字衰减器的输入端接频率源，数字衰减器的输出端接第一功率放大器的输入端，第一功率放大器的输出端通过定向耦合器与第二功率放大器的输入端相连接，第二功率放大器的输出端与发射天线相连接；接收分机包括接收天线、带通滤波器、低噪放大器、混频器、低通滤波器和中频放大器，接收天线与带通滤波器的输入端相连接，带通滤波器的输出端与低噪放大器的输入端相连接，低噪放大器的输出端通过混频器与低通滤波器相连接，低通滤波器的输出端与中频放大器的输入端相连接，中频放大器的输出端外接中频处理模块（解调）；定向耦合器的输入端与第一功率放大器的输出端相连接，定向耦合器的直通端与第二功率放大器的输入端相连接，定向耦合器的耦合端与混频器的输入端相连接。

频率源的输出信号经过数字衰减器衰减一定的功率后，满足第一功率放大器的输入要求，然后信号经过定向耦合器一部分信号供给第二功率放大器后经发射天线发射，另一部分信号作为混频器的本振信号；信号从接收天线进入后经带通滤波器滤波去除杂波之后再经低噪放大器放大后进入到混频器的rf端，耦合信号和接受的回波信号经混频器混频后成为中频信号，然后经过低通滤波器滤波后进行中频放大后进行检波处理。通过两级功率放大实现发射分机发射功率的稳定要求，且通过定向耦合器为接收分机本振信号，上变频、下变频共用一个混频器，减小了体积。

本发明进一步改进，所述的定向耦合器为平行微带耦合线定向耦合器为平行耦合线定向耦合器，板材厚度为0.8mm，介电常数3.5，电导率5.88e7，金属层厚度为0.032mm，损耗角正切为0.0001；以保障耦合度大于16db，插入损耗小于1db，隔离度大于30db，进一步提高发射分机的发射信号质量和接收分机的接收信号质量，对于杂波的抑制、发射电路泄漏的干扰信号抑制程度高。

一体化ka波段天线前端的制造方法，包括如下工艺步骤：

一、选用双层低温共烧陶瓷板作为基板，第一层用于安装发射分机的各组件，第二层用于安装接收分机的各组件；

二、将发射分机的各组件分为有源元件和无源元件，将无源元件埋置在第一层低温共烧陶瓷板内，使用环氧导电胶将有源元件粘接在第一层低温共烧陶瓷板内，选用直径25μm的金丝将有源元件与有源元件、有源元件与无源元件进行焊接连接，焊接强度为0.07~0.09n/点，压点面积为金丝直径的2.5~3倍，焊接速度控制在14点/秒以上，加热温度100℃，压焊压力0.5n/点，焊接完成后，在焊点涂覆一层环氧树脂；接收分机依照同样的方法安装在第二层低温共烧陶瓷板内；

三、选择热阻值小于0.1的铝合金材料，精密铸造成带有两个空腔的矩形开口盒体，盒体上钻孔，两个空腔间的隔板厚度1.5-3.2mm，隔板中部设置凹槽，空腔内涂覆一层厚度为0.05mm的石墨烯，将定向耦合器设置在凹槽内并通过焊接与隔板固定连接，对隔板涂覆一层环氧树脂；

四、发射分机的连接点、接收分机的连接点通过线路接出并分别与发射天线、接收天线的端口相连接，对矩形开口盒体的开口部和孔进行封闭，开口部通过螺钉或卡销连接并通过密封垫密封，孔通过注涂密封胶封闭密封；

五、通过浸渍、湿热和盐雾试验判断盒体密封性能，制备完成；密封性能不合格，即行拆盒，重新进行密封直至合格。

本发明所提出的一体化ka波段天线前端及其制造方法，发射信号稳定、接收信号灵敏，提高了雷达的收发性能和成像质量，结构简单、体积小巧，且制备简单，适宜推广。

附图说明

图1是本发明提出的一体化ka波段天线前端结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一体化ka波段天线前端，包括发射分机、接收分机和定向耦合器4，发射分机包括发射天线6、第一功率放大器3、第二功率放大器5和数字衰减器2，数字衰减器2的输入端接频率源1，数字衰减器2的输出端接第一功率放大器3的输入端，第一功率放大器3的输出端通过定向耦合器4与第二功率放大器5的输入端相连接，第二功率放大器5的输出端与发射天线6相连接；接收分机包括接收天线7、带通滤波器8、低噪放大器9、混频器10、低通滤波器11和中频放大器12，接收天线7与带通滤波器8的输入端相连接，带通滤波器8的输出端与低噪放大器9的输入端相连接，低噪放大器9的输出端通过混频器10与低通滤波器11相连接，低通滤波器11的输出端与中频放大器12的输入端相连接，中频放大器12的输出端外接中频处理模块（解调）；定向耦合器4的输入端与第一功率放大器3的输出端相连接，定向耦合器4的直通端与第二功率放大器5的输入端相连接，定向耦合器4的耦合端与混频器10的输入端相连接。

频率源1的输出信号经过数字衰减器2衰减一定的功率后，满足第一功率放大器3的输入要求，然后信号经过定向耦合器4一部分信号供给第二功率放大器5后经发射天线6发射，另一部分信号作为混频器10的本振信号；信号从接收天线7进入后经带通滤波器8滤波去除杂波之后再经低噪放大器9放大后进入到混频器10的rf端，耦合信号和接受的回波信号经混频器10混频后成为中频信号，然后经过低通滤波器11滤波后进行中频放大后进行检波处理。通过两级功率放大实现发射分机发射功率的稳定要求，且通过定向耦合器4为接收分机本振信号，上变频、下变频共用一个混频器10，减小了体积。

本发明进一步改进，所述的定向耦合器4为平行微带耦合线定向耦合器4为平行耦合线定向耦合器4，板材厚度为0.8mm，介电常数3.5，电导率5.88e7，金属层厚度为0.032mm，损耗角正切为0.0001；以保障耦合度大于16db，插入损耗小于1db，隔离度大于30db，进一步提高发射分机的发射信号质量和接收分机的接收信号质量，对于杂波的抑制、发射电路泄漏的干扰信号抑制程度高。

一体化ka波段天线前端的制造方法，包括如下工艺步骤：

一、选用双层低温共烧陶瓷板作为基板，第一层用于安装发射分机的各组件，第二层用于安装接收分机的各组件；

二、将发射分机的各组件分为有源元件和无源元件，将无源元件埋置在第一层低温共烧陶瓷板内，使用环氧导电胶将有源元件粘接在第一层低温共烧陶瓷板内，选用直径25μm的金丝将有源元件与有源元件、有源元件与无源元件进行焊接连接，焊接强度为0.07~0.09n/点，压点面积为金丝直径的2.5~3倍，焊接速度控制在14点/秒以上，加热温度100℃，压焊压力0.5n/点，焊接完成后，在焊点涂覆一层环氧树脂；接收分机依照同样的方法安装在第二层低温共烧陶瓷板内；

三、选择热阻值小于0.1的铝合金材料，精密铸造成带有两个空腔的矩形开口盒体，盒体上钻孔，两个空腔间的隔板厚度1.5-3.2mm，隔板中部设置凹槽，空腔内涂覆一层厚度为0.05mm的石墨烯，将定向耦合器4设置在凹槽内并通过焊接与隔板固定连接，对隔板涂覆一层环氧树脂；

四、发射分机的连接点、接收分机的连接点通过线路接出并分别与发射天线6、接收天线7的端口相连接，对矩形开口盒体的开口部和孔进行封闭，开口部通过螺钉或卡销连接并通过密封垫密封，孔通过注涂密封胶封闭密封；

五、通过浸渍、湿热和盐雾试验判断盒体密封性能，制备完成；密封性能不合格，即行拆盒，重新进行密封直至合格。

本发明所提出的一体化ka波段天线前端及其制造方法，发射信号稳定、接收信号灵敏，提高了雷达的收发性能和成像质量，结构简单、体积小巧，且制备简单，适宜推广。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。