一种宽带相控阵雷达延时组件以及该组件的延时电路组的制作方法

本发明属于宽带相控阵雷达信号接收与发射技术领域，特别涉及一种宽带相控阵雷达延时组件以及该组件的延时电路组。

背景技术：

随着雷达技术水平的不断发展，宽带相控阵雷达已成为目前发展趋势。与传统窄带雷达相比，宽带相控阵雷达具有高精度、抗干扰能力强等优点。随着带宽的提高，微波信号在接收/发射过程中，会因宽带大扫描角度带来波束空间指向色散问题。为解决这一问题，需要对宽带相控阵天线收/发信号进行延时补偿。

mmic延时芯片在小型化、高集成度方面有很大优势,但实现大延时量时损耗较大。因此，需要延时组件既能满足宽带相控阵不同延时量需求，又不引入太大损耗到收/发信号中。

技术实现要素：

本发明的第一目的是提供一种宽带相控阵的延时电路组，以解决现有延时电路在大延时量时损耗较大的问题。

本发明的第二目的在于提供一种宽带相控阵的延时组件，能够有效地实现了延时组件的小型化、高集成度。

本发明的第三目的为提供一种宽带相控阵雷达，以解决随着带宽的提高，微波信号在接收/发射过程中，会因宽带大扫描角度带来波束空间指向色散的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种宽带相控阵的延时电路组，包括延时电路、收/发电路、波控电路以及电源电路；

其中，

所述收/发电路包括信号接收支路和信号发射支路；

所述延时电路用于对所述收/发电路的收/发信号进行延时补偿；

所述波控电路接收控制终端的控制指令控制所述延时电路的延时量以及控制所述收/发电路接收信号或者发射信号；

所述电源电路给所述延时电路、收/发电路、波控电路提供供电。

根据本发明的一个实施例，所述延时电路包括两条并行的支路，所述延时电路的第一延时支路为低位延时支路，所述延时电路的第二延时支路为高位延时支路，

其中，

所述低位延时支路包括至少一块低位延时芯片，所述高位延时支路包括至少一块高位延时芯片，

所述延时电路上设有开关芯片，所述波控电路控制所述开关芯片选择低位延时支路或者选择高位延时支路。

根据本发明的一个实施例，所述低位延时支路还包括至少一块中位延时芯片，所述低位延时芯片、所述中位延时芯片串联组成所述低位延时支路。

根据本发明的一个实施例，所述低位延时芯片、所述中位延时芯片具有2位延时的设计，所述高位延时芯片具有3位延时的设计，所述波控电路控制所述低位延时芯片、所述中位延时芯片、所述高位延时芯片的不同延时量。

根据本发明的一个实施例，所述开关芯片包括与所述延时电路的第一输入/输出端口电性连接的第一单刀双掷开关芯片、所述延时电路的第二输入/输出端口电性连接的第二单刀双掷开关芯片。

根据本发明的一个实施例，所述信号接收支路包括依次电性连接的限幅器芯片、低噪声放大器芯片、补偿放大器芯片，所述信号发射支路包括依次电性连接的驱动放大器芯片、末级放大器芯片。

根据本发明的一个实施例，所述收/发电路还包括与所述收/发电路的第一输入/输出端口电性连接的第三单刀双掷开关芯片、与所述收/发电路的第二输入/输出端口电性连接的第四单刀双掷开关芯片；所述波控电路控制所述第三单刀双掷开关芯片、第四单刀双掷开关芯片选择信号接收支路或者选择信号发射支路。

根据本发明的一个实施例，所述低位延时芯片的延时步进为5.5ps，所述中位延时芯片的延时步进为22ps，所述高位延时芯片的延时步进为88ps。

根据本发明的一个实施例，所述低位延时芯片、中位延时芯片、高位延时芯片为mmic芯片。

一种宽带相控阵的延时组件，包括盒体、用于密封所述盒体的盖板、设在所述盒体内的微波多层基板、设在所述微波多层基板表面的延时电路组，

其中，

所述延时电路组为上述宽带相控阵的延时电路组。

根据本发明的一个实施例，所述宽带相控阵的延时组件为双通道组件，所述盒体设计为双腔体结构，所述双腔体的第一腔体、第二腔体内分别设置相同且工作相互独立的延时电路组。

根据本发明的一个实施例，所述第一腔体、第二腔体内还设置有一隔墙，所述隔墙将所述信号接收支路和信号发射支路隔开。

根据本发明的一个实施例，所述微波多层基板大面积焊接在所述盒体内，通过激光封焊工艺将所述盖板和所述盒体焊接。

根据本发明的一个实施例，所述盒体内充入惰性气体。

一种宽带相控阵雷达，使用上述任意一项所述宽带相控阵的延时组件对所述宽带相控阵雷达的相控阵天线收/发信号进行延时补偿。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

1)本发明提供的一种宽带相控阵的延时电路组，其中延时电路包括两条并行的支路，两条支路能达到不同的延时量且每条支路的延时量也可调节，因此，采用上述设计能，有效的实现不同的延时量，并降低延时芯片串行连接引入的损耗。

2)本发明提供的一种宽带相控阵的延时组件，延时组件为双通道组件，采用mmic芯片、微波多层基板进行微组装工艺封装，有效地实现了延时组件的小型化、高集成度。

3)通过设置将信号接收支路和信号发射支路隔开的隔墙，实现腔体谐振点远离延时组件工作频带，有效地保证带内延时平坦度。

4)本发明提供的一种宽带相控阵雷达，由于采用了延时组件对相控阵天线收/发信号进行延时补偿，有效的解决了随着带宽的提高，微波信号在接收/发射过程中，会因宽带大扫描角度带来波束空间指向色散的问题。

附图说明

图1为本发明的一种宽带相控阵的延时组件的拓扑框图；

图2为本发明的一种宽带相控阵的延时电路组的延时电路框图；

图3为本发明的一种宽带相控阵的延时电路组的收/发电路框图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种宽带相控阵雷达及其延时组件以及该组件的延时电路组作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

一种宽带相控阵的延时电路1组，包括延时电路1、收/发电路2、波控电路3以及电源电路4；其中，收/发电路2包括信号接收支路和信号发射支路；延时电路1用于对收/发电路2的收/发信号进行延时补偿；波控电路3接收控制终端的控制指令控制延时电路1的延时量以及控制收/发电路2接收信号或者发射信号；电源电路4给延时电路1、收/发电路2、波控电路3提供供电。

具体地，延时电路1包括两条并行的支路，延时电路1的第一延时支路为低位延时支路，延时电路1的第二延时支路为高位延时支路，其中，低位延时支路包括一块低位延时芯片6，高位延时支路包括一块高位延时芯片8，延时电路1上设有开关芯片，波控电路3控制开关芯片选择低位延时支路或者选择高位延时支路。优选地，低位延时支路还包括一块中位延时芯片7，低位延时芯片6、中位延时芯片7串联组成低位延时支路。

采用上述设计能有效的实现不同的延时量，并降低延时芯片串行连接引入的损耗。

进一步地，低位延时芯片6、中位延时芯片7、高位延时芯片8为mmic芯片，mmic延时芯片在小型化、高集成度方面有很大优势。

可选地，低位延时芯片6、中位延时芯片7具有2位延时的设计，高位延时芯片8具有3位延时的设计，波控电路3控制低位延时芯片6、中位延时芯片7、高位延时芯片8的不同延时量。

可以理解，波控电路3接收控制终端的控制指令控制延时电路1的延时量，其中延时量能够通过两种方式获得，第一种方式为通过切换延时线路获得，第二中方式为通过修改延时位数获得，因此，波控电路3可以切换延时支路，亦可以调节某一支路上延时芯片的位数。

当然，上述低位延时芯片6、中位延时芯片7、高位延时芯片8以及延时位数可根据具体需要的延时量做出优化设计和布局，并不仅局限于上述唯一情况，例如，也可以为多块，甚至是超过两条延时支路的组合。

在一具体的参数设计中，本领域技术人员应该意识到，本发明中所有与延时量有关的参数均会和设备的工作频带有关，低位延时芯片6的延时步进为5.5ps，中位延时芯片7的延时步进为22ps，高位延时芯片8的延时步进为88ps。在低位延时芯片6、中位延时芯片7具有2位延时的设计，高位延时芯片8具有3位延时的设计情形下，低位延时芯片6的最大延时量为16.5ps，中位延时芯片7的最大延时量为66ps，高位延时芯片8的最大延时量为616ps。

进一步地，信号接收支路包括依次电性连接的限幅器芯片14、低噪声放大器芯片15、补偿放大器芯片16，信号发射支路包括依次电性连接的驱动放大器芯片11、末级放大器芯片12。

其中，限幅器芯片14对信号接收支路起到保护作用，本领域技术人员可以理解，在接收信号强度比较强时，容易损坏电路各组件，因此需要对强度大的信号的振幅作出限制，保证经过限幅器芯片14之后的信号强度不高于损害强度，当然，限幅器芯片14并不会对正常强度或者低强度的信号产生影响，本领域技术人员可以根据电路的实际情况设置一限幅阈值；低噪声放大器芯片15具有低噪声和高功率增益特点，这样接收到的信号更容易从噪声中被识别；补偿放大器是对经过低噪声放大器处理过的数据进行再一次的放大。

驱动放大器芯片11是对需要发射的信号的第一阶段放大，末级放大器芯片12是对需要发射的信号进行最后一次放大，可以理解，发射支路中的驱动放大器芯片11、末级放大器芯片12可以设置为一个或多个，同样，接收支路中的补偿放大器芯片16也可以设置为一个或多个。

优选地，开关芯片包括与延时电路1的第一输入/输出端口电性连接的第一单刀双掷开关芯片5、延时电路1的第二输入/输出端口电性连接的第二单刀双掷开关芯片9，收/发电路2还包括与收/发电路2的第一输入/输出端口电性连接的第三单刀双掷开关芯片10、与收/发电路2的第二输入/输出端口电性连接的第四单刀双掷开关芯片13；波控电路3控制第三单刀双掷开关芯片10、第四单刀双掷开关芯片13选择信号接收支路或者选择信号发射支路；通过设置单刀双掷开关芯片方便线路的切换。

一种宽带相控阵的延时组件，包括盒体、用于密封盒体的盖板、设在盒体内的微波多层基板、设在微波多层基板表面的延时电路1组，其中，延时电路1组为上述宽带相控阵的延时电路1组。优选地，宽带相控阵的延时组件为双通道组件，盒体设计为双腔体结构，双腔体的第一腔体、第二腔体内分别设置相同且工作相互独立的延时电路1组。

延时组件为双通道组件，采用mmic芯片、微波多层基板进行微组装工艺封装，有效地实现了延时组件的小型化、高集成度。

优选地，第一腔体、第二腔体内还设置有一隔墙17，隔墙17将信号接收支路和信号发射支路隔开，实现各腔体谐振点远离延时组件工作频带，有效地保证带内延时平坦度。

优选地，微波多层基板大面积焊接在盒体内，提高了基板的微波接地性能和散热性能，进一步提高了基板和盒体的连接强度。通过激光封焊工艺将盖板和盒体焊接，使器件的气密性满足军标要求。盒体内充入惰性气体，隔离了氧气和水汽，延长了盒体内焊点和芯片的寿命。

一种宽带相控阵雷达，使用上述任意一项宽带相控阵的延时组件对宽带相控阵雷达的相控阵天线收/发信号进行延时补偿，由于采用了延时组件对相控阵天线收/发信号进行延时补偿，有效的解决了随着带宽的提高，微波信号在接收/发射过程中，会因宽带大扫描角度带来波束空间指向色散的问题。

以下结合附图2和附图3，对本发明中的延时组件的信号接收过程做一具体描述，以此为参考，本领域技术人员可以理解整个延时组件的工作原理。

请参看图3，第一阶段(信号接收阶段)：控制终端对波控电路3发送操作指令，波控电路3控制第三单刀双掷开关芯片10、第四单刀双掷开关芯片13选择信号接收支路；

信号接收支路由第四单刀双掷开关芯片13、限幅器芯片14、低噪声放大器芯片15、补偿放大器芯片16、第三单刀双掷开关芯片10构成，收/发电路2的第二输入/输出端口接收信号，所接收的信号以此经过限幅器芯片14，当接收信号的强度大于限幅阈值时，限幅器芯片14会对接收信号进行限幅；经过限幅器芯片14的信号进入低噪声放大器芯片15，低噪声放大器芯片15具有低噪声和高功率增益特点，如此有用信号更易于被识别；之后进入补偿放大器，补偿放大器会对信号进一步放大，进入第二阶段。

第二阶段(延时补偿阶段)：参看图2，根据设备工作频带，控制终端计算需要补偿的延时量，波控电路3控制第一单刀双掷开关芯片5、第二单刀双掷开关芯片9选择低位延时支路或者高位延时支路，在此以低位延时支路为例，第二单刀双掷开关芯片9、中位延时芯片7、低位延时芯片6、第一单刀双掷开关芯片5组成低位延时支路；选择低位延时支路之后，可以根据延时量改变低位延时芯片6、中位延时芯片7的延时位数；第一阶段的信号通过延时电路1的第二输入/输出端口进入低位延时支路，依次经过第二单刀双掷开关芯片9、中位延时芯片7、低位延时芯片6、第一单刀双掷开关芯片5，然后从延时电路1的第一输入/输出端口输出，完成了接收信号的延时补偿。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。