基于射频垂直互联的无线缆化16通道接收瓦片

1.本实用新型涉及有源相控阵雷达接收瓦片技术领域，尤其涉及一种基于射频垂直互联的无线缆化16通道接收瓦片。


背景技术：

2.有源相控阵雷达天线阵面的每个天线单元中均含有源电路，发射/接收组件(t/r组件)是有源相控阵雷达的关键部件。根据用途，有源相控阵可以由数百或数千个t/r模块组成。这些t/r模块在阵列性能发挥方面起着重要作用，其成本大约占有源相控阵天线成本的50％。传统砖式结构的微波t/r组件占用较大的体积和重量，安装时，天线和射频瓦片间需要许多射频稳相线缆连接，而射频稳相电缆价格昂贵，不利于相控阵雷达低成本化；此外，也给雷达硬件的更换和维修带来一定的困难；同时，如果需要集成本振功分电路和校准功分电路，则需要额外的pcb基板或者功分瓦片，再使用螺钉把t/r组件和功分瓦片组装在一起，其结果就是组件很厚，且组装较为麻烦。
3.而ltcc的出现，使得采用烧结工艺的相控阵雷达瓦片成为现实，多层ltcc基板将无源功分部分集成在基板内，这样集成度很高，体积也小，但是由于其对ltcc的工艺一致性要求非常高，且最致命的缺点就是ltcc成品之后内部电路不能调试维修，如果基板较大路数较多，则其成品率会比较低。而这些缺点使得成本ltcc瓦片成本居高不下，目前只有国内少数研究所有条件制作，暂时未被业界广泛采用。
4.因此急需一种不需要射频稳相线缆(即rf cableless)连接到相控阵天线阵面的多通道接收瓦片；同时，要求其能够如传统tr组件那样方便维修和更换，以及要求低成本。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于射频垂直互联的无线缆化16通道接收瓦片。
6.一种基于射频垂直互联的无线缆化16通道接收瓦片，包括：屏蔽箱、多层微波板、smp接头、sbma接头、sma接头、双排针和低频微矩形接头；其中所述屏蔽箱包括顶部屏蔽盖、中间屏蔽盒和底部屏蔽盖；所述多层微波板分为第一多层微波板和第二多层微波板；所述sma接头包括sma1接头、sma2接头和sma3接头；所述smp接头安装在所述第一多层微波板的正面，且所述顶部屏蔽盖设有与所述smp接头对应的通孔；所述第一多层微波板的正面设有16个垂直表贴安装的smp接头，以及16个下变频接收通道，且所述第一多层微波板的背面设有本振信号及其1分16功分网络；所述第二多层微波板正面设有射频校准信号及其1分16功分网络，且所述第二多层微波板的背面设有电源和控制电路；所述中间屏蔽盒的背面垂直安装有16个所述sbma接头；所述sbma接头上穿过所述第一多层微波板，达到所述第一多层微波板的正面，并与所述下频接收通道一一对应，且所述sbma接头下穿过所述第二多层微波板和底部屏蔽盖；所述sma1接头垂直表贴在第二多层微波板的背面，并穿过所述底部屏蔽盖；所述sma2接头垂直表贴在所述第一多层微波板的背面，并穿过所述中间屏蔽盒、第二
多层微波板和底部屏蔽盖；所述sma3接头垂直表贴在所述第二多层微波板正面，并穿过所述底部屏蔽盖；所述双排针的两端分别焊接在所述第一多层微波板上和所述第二多层微波板上；所述低频微矩形接头垂直表贴在所述第二多层微波板的背面，并穿过所述底部屏蔽盖。
7.进一步地，还包括前端天线，所述前端天线上设有16个输出接口，所述smp接头与前端天线的输出接口一一对应。
8.进一步地，还包括后端数字采集模块，所述低频微矩形接头内含多个管脚，可与后端数字采集模块对插。
9.进一步地，所述屏蔽箱还包括屏蔽筋，所述屏蔽筋设在所述顶部屏蔽盖与所述第一多层微波板之间，用于将16个所述下频接收通道形成单独的小腔体。
10.进一步地，所述顶部屏蔽盖、第一多层微波板、第二多层微波板和底部屏蔽盖均通过螺钉连接与所述中间屏蔽盒连接。
11.进一步地，所述第一多层微波板设有射频通孔，所述射频通孔用于承载所述下变频接收通道。
12.进一步地，所述本振信号采用等幅度等相位的形式设计在所述第一多层微波板的背面，所述本振信号由所述sma2接头输入。
13.进一步地，所述射频校准信号采用等幅度等相位的形式设计在所述第二多层微波板的正面；所述射频校准信号由所述sma3接头输入。
14.进一步地，所述第二多层微波板的背面还设有时钟信号，所述时钟信号通过所述sma1接头输入。
15.进一步地，所述中间屏蔽盒的背面设有凸台，所述sbma接头通过自身法兰盘安装在所述凸台上。
16.上述基于射频垂直互联的无线缆化16通道接收瓦片，通过将smp接头、sbma接头、sma接头和低频微矩形接头均采用垂直表贴的形式设计在多层微波板和中间屏蔽盒上，实现信号的垂直互联，同时通过采用多层微波板，水平分布16个接收下变频通道、本振信号1分16路功分放大和校准信号的1分16路功分，从而实现与前端天线盲配垂直互联，以及与后端数字采集模块的对插，实现微波信号在瓦片垂直方向稳幅稳相的输入，以及实现中频信号的稳幅稳相的垂直方向输出，进一步降低成本和实现瓦片的无线缆化设计，增加了可靠性，使得接收瓦片的体积重量远小于传统砖式接收组件，同时增加了维修更换的便捷性。
附图说明
17.图1为一个实施例中基于射频垂直互联的无线缆化16通道接收瓦片的结构示意图；
18.图2为一个实施例中基于射频垂直互联的无线缆化16通道接收瓦片正面及背面的结构拆分示意图；
19.图3为一个实施例中第一多层微波板的结构示意图；
20.图4为一个实施例中中间屏蔽盒正面及背面的结构示意图；
21.图5为一个实施例中第二多层微波板的结构示意图；
22.图6为一个实施例中顶部屏蔽盖的结构示意图；
23.图7为一个实施例中底部屏蔽盖的结构示意图。
24.附图中，顶部屏蔽盖11、屏蔽筋111、通孔112、中间屏蔽盒12、凸台121、底部屏蔽盖13、第一多层微波板21、第二多层微波板22、smp接头3、sbma接头4、sma1接头51、sma2接头52、sma3接头53、低频微矩形接头6、sbma接头避让槽a、低频微矩形接头避让槽b、sma接头避让槽c。
具体实施方式
25.为了使本实用新型更加清楚明白，下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型做进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
26.本技术提供的基于射频垂直互联的无线缆化16通道接收瓦片，主要实现把前端天线接收到的射频信号下变频到中频信号提供给后端数字采集模块，同时本发明自带本振功分和内校准信号功分功能。因此，本发明包含16个接收下变频通道，1个本振1分16功分功能(含有源放大及滤波)，1个射频校准信号1分16功分功能，二次电源转化及滤波功能以及16个下变频通道的数字控制功能。
27.如图1-图7所示，提供了一种基于射频垂直互联的无线缆化16通道接收瓦片，包括屏蔽箱、多层微波板、smp接头3、sbma接头4、sma接头、双排针和低频微矩形接头6；其中屏蔽箱包括顶部屏蔽盖11、中间屏蔽盒12和底部屏蔽盖13；多层微波板分为第一多层微波板21和第二多层微波板22；sma接头包括sma1接头51、sma2接头52和sma3接头53。
28.smp接头3安装在第一多层微波板21的正面，且顶部屏蔽盖11设有与smp接头3对应的通孔112。
29.第一多层微波板21正面设有16个下频接收通道，且第一多层微波板21的背面设有本振信号及其1分16功分网络；第一多层微波板21的正面设有16个垂直表贴的smp接头3。第二多层微波板22正面设有射频校准信号及其1分16功分网络，且第二多层微波板22的背面设有电源和控制电路。
30.中间屏蔽盒12的背面垂直安装有16个sbma接头4；sbma接头4上穿过第一多层微波板21，达到第一多层微波板21的正面，并与下频接收通道一一对应，且sbma接头4下穿过第二多层微波板22和底部屏蔽盖13；中间屏蔽盒12的背面设有凸台121，sbma接头4通过自身法兰盘安装在凸台121上。
31.sma1接头51垂直表贴在第二多层微波板22的背面，并穿过底部屏蔽盖13；第二多层微波板22的背面还设有时钟信号，时钟信号通过sma1接头51输入。sma2接头52垂直表贴在第一多层微波板21的背面，并穿过中间屏蔽盒12、第二多层微波板22和底部屏蔽盖13；本振信号采用等幅度等相位的形式设计在第一多层微波板21的背面，本振信号由sma2接头52输入。sma3接头53垂直表贴在第二多层微波板22正面，并穿过底部屏蔽盖13；射频校准信号采用等幅度等相位的形式设计在第二多层微波板22的正面；射频校准信号由sma3接头53输入。
32.双排针的两端分别焊接在第一多层微波板21上和第二多层微波板22上。低频微矩形接头6垂直表贴在第二多层微波板22的背面，并穿过底部屏蔽盖13。
33.底部屏蔽盖13上设有相应的开槽，即图7中的a、c、b避让槽，用于让sbma接头4、sma
接头和低频微矩形接头6穿过。中间屏蔽盒12、第二多层微波板22上均设有相应的开槽，让对应的sbma接头4、sma接头穿过。
34.具体地，所有的sma接头，其全称为sub-miniature-a，是一种典型的微波高频连接器。常用于射频电路中进行信号输入和输出。文中的表贴，又称表面安装技术，简称smt。sbma接头，是一种射频连接器。具体含两块大的多层微波板，均采用整版设计，其中第一多层微波板21上16个下变频接收通道水平均匀分布在正面，射频信号来自表贴在正面的smp接头3(第一多层微波板21)，而本振信号及其1分16路功分网络布置在第一多层微波板21的背面，本振功分网络采用等幅度等相位的设计，通过射频通孔分别提供给正面的16个下变频接收通道，本振信号的输入则是从整个瓦片背面通过sma2接头52而来，sma2接头52是表贴到第一多层微波板21背面的，在中间屏蔽盒，第二多层微波板22以及底部屏蔽盖上留有开孔给sma2接头52让出位置。
35.第一多层微波板21的下变频接收通道的中频输出则是通过16个sbma接头4从背面垂直输出，sbma接头4通过其自身的法兰盘安装在中间屏蔽盒的背面，中间屏蔽盒上有专门的特殊设计来安装sbma接头4的凸台121。通过连接器自身长度垂直穿墙直接连接到正面的下变频第一多层微波板21上，在第二多层微波板22以及底部屏蔽盖上留有开孔给sbma接头4让出位置。该设计避免使用微波信号过渡接口，最大程度实现中频信号的稳幅稳相的垂直方向输出，同时实现和后端数字采集模块的对插，避免使用数量多且价格不菲的射频线，进一步降低成本。
36.第二多层微波板22上正面分布着射频校准信号及其1分16功分网络，射频校准信号也采用等幅度等相位的设计，射频校准信号通过微波绝缘子垂直穿过中间屏蔽盒提供给第一多层微波板21的16个下变频接收通道，微波绝缘子阻抗为50ω，和第一多层微波板21，第二多层微波板22上的射频微带线实现了良好的匹配；射频校准信号的输入来自底部的sma3接头53，sma3接头53垂直表贴在第二多层微波板22的正面。
37.第二多层微波板22背面是电源和控制，通过双排针实现两块多层微波板板之间的电源和控制信号的独立垂直互联，同时避免干扰；双排针一端焊接在第一多层微波板21上，另一端焊接在第二多层微波板22上。由于每个下变频通道包含3个数控衰减器，每个衰减器有4根控制线，加上电源线和地线则共有15根低频线；对应16通道的瓦片来说，则第一多层微波板21到第二多层微波板22的低频电源及控制线则高达240根低频线。如果采用传统的高温导线手工焊接方式，则手工焊接量巨大且可靠性不高。本发明采用的16pin双排针，可一端焊接在第一多层微波板21上，另一端焊接在第二多层微波板22上，方便快捷，组装效率高且较传统高温导线焊接可靠。近一步节约了瓦片组装人力和时间成本以及返修时间成本。因此，该意义上说大规模生产时的组装效率提升变相地降低了瓦片的成本。
38.在一个实施例中，还包括前端天线，前端天线上设有16个输出接口，smp接头3与前端天线的输出接口一一对应。具体地，smp接头3和16个前端天线的输出接口一一对应，实现和前端阵列天线的盲配对插，实现微波信号在垂直方向稳幅稳相的输入，避免使用数量众多且价格不菲的射频稳相线缆，实现了r瓦片(即接收瓦片)的无线缆化，增加了可靠性降低了成本。
39.在一个实施例中，还包括后端数字采集模块，低频微矩形接头6内含多个管脚，可与后端数字采集模块对插。具体地，低频微矩形接头6采用微矩形对插接口(低频接插件)，
该插口内含多个管脚，可以同后端数字采集模块对插，实现可以同时进行电源信号和控制信号的垂直无线缆化输入。
40.在一个实施例中，屏蔽箱还包括屏蔽筋111，屏蔽筋111设在顶部屏蔽盖11与第一多层微波板21之间，用于将16个下频接收通道形成单独的小腔体。具体地，顶部屏蔽盖11上朝屏蔽箱的一侧，设计有专门的屏蔽筋111，屏蔽筋111直接接触安装到第一多层微波板21上的大地铜皮上，接触部分无阻焊，保证屏蔽筋111和第一多层微波板21的良好结合，此外该处还可用导电胶粘合加强，可使得第一多层微波板21上的16通道形成单独的小腔体，从而减少相互干扰，增加通道间隔离度。
41.在一个实施例中，顶部屏蔽盖11、第一多层微波板21、第二多层微波板22和底部屏蔽盖13均通过螺钉连接与中间屏蔽盒12连接。具体地，顶部屏蔽盖11、第一多层微波板21、第二多层微波板22和底部屏蔽盖13均采用螺钉安装到中间屏蔽盒12上，方便研制工程中的拆卸和维修，进一步降低成本。
42.在一个实施例中，第一多层微波板21设有射频通孔，射频通孔用于承载下变频接收通道。具体地，通过专门优化的射频通孔提供给正面的16个下变频接收通道，由于多层微波板厚度仅1.2mm，特殊设计的射频过孔的幅度一致性为小于0.1db和相位一致性小于2
°
，能满足实际使用需求。
43.上述实施例中，通过将smp接头、sbma接头、sma接头和低频微矩形接头均采用垂直表贴的形式设计在多层微波板和中间屏蔽盒上，实现信号的垂直互联，同时通过采用多层微波板，水平分布16个接收下变频通道、本振信号1分16路功分放大和校准信号的1分16路功分，从而实现与前端天线盲配垂直互联，以及与后端数字采集模块的对插，实现微波信号在瓦片垂直方向稳幅稳相的输入，以及实现中频信号的稳幅稳相的垂直方向输出，进一步降低成本和实现瓦片的无线缆化设计，增加了可靠性，使得接收瓦片的体积重量远小于传统砖式接收组件，同时增加了维修更换的便捷性。
44.以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所做的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。