一种通用型低剖面有源阵列天线系统的制作方法

1.本发明涉及一种微波系统技术领域，尤其涉及的是一种通用型低剖面有源阵列天线系统。


背景技术：

2.有源阵列天线作为阵列天线发展起来的一种新的体制技术，已广泛应用于雷达、电子对抗、测控通信、气象等领域。随着半导体技术以及先进封装工艺的发展和驱动，片上天线(aoc)、封装天线(aip)、系统级封装天线(sip)等新型模块的出现，有效推动了有源阵列天线技术向轻小型化、低成本、高集成度方向发展。
3.未来有源阵列天线单元的形态将趋于模糊，天线将集成越来越多的有源和无源电路，相关高集成电路的安全性、可靠性和使用寿命受服役的力、热环境影响日益显著。随着天线阵列微系统的小型化与高集成化发展，特别对于弹载、星载等平台，相关问题更加突出。
4.cn110380231b公布了一种平板有源相控阵天线，采用了微带辐射阵面+均温板+t/r组件阵列+背板的架构形式，cn111525284a公布了多频复合大功率瓦片式有源相控阵天线，采用了波控供电层+盖板层+低频供电转接层+射频层+射频转接层+模块腔体+阵列天线层的架构形式；cn105655725a公布了一种二维可扩充片式有源阵列天线，采用了天线阵面+瓦片式tr组件+多功能板的架构形式；cn109216938a公布了一种低剖面小型化相控阵天线，采用天线tr模块+电源和差器模块的架构形式。
5.所述相关专利一定程度上实现了有源阵面的低剖面化，但存在部分模块设计复杂，制造难度大，强振动环境的适应性差等问题，从而导致相关天线系统架构工程化应用受限。如何根据电子技术现有水平和发展趋势，更加科学合理定义各模块功能，制定出一种更有效的天线系统架构有待进一步研究。
6.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息已构成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有技术中的有源阵列天线通用性差的问题。
8.本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
9.一种通用型低剖面有源阵列天线系统，包括天线模块、多功能结构框架、功分模块、波控模块、射频连接器、低频连接器，所述多功能结构框架包括至少两个腔体，两个腔体之间的隔板包括多个射频连接孔以及多个低频连接孔，所述天线模块连接其中一个腔体，所述功分模块与所述波控模块连接另一个腔体，所述射频连接器位于所述射频连接孔内，且所述射频连接器连接所述天线模块与所述功分模块，所述低频连接器位于所述低频连接孔内，所述低频连接器连接所述天线模块与所述波控模块。
10.本发明将有源阵列天线进行了模块划分与功能定义，简化了系统组成，有利于模块通用化、系列化与标准化设计，更利于有源阵列天线实现低成本设计；可通过射频连接器与低频连接器实现垂直连接，实现内部模块的无缆化连接，有效降低了射频连接器插损和天线剖面高度。
11.优选的，所述天线模块包括依次垂直连接的辐射贴片天线层、馈电间距转换层、校正通道耦合层、射频分配网络层、电源分配网络层、波控分配网络层、接口层，所述接口层底部连接电源接口、波控接口、射频接口和tr组件。
12.优选的，所述tr组件为瓦片式tr组件、或芯片式tr组件。
13.优选的，所述多功能结构框架还包括框架本体、盖板、环控组件，所述框架本体外部呈圆柱型，所述框架本体内中部的隔板具有冷却腔，所述盖板连接所述冷却腔，所述环控组件连接所述冷却腔。
14.优选的，所述环控组件为液冷管道、热管或相变材料中的一种或组合。
15.液冷管道、热管或相变材料，可分别适应不同产品不同工况(地面、航空、弹载、星载)的散热需要。
16.优选的，所述射频连接器为盲配型射频连接器，所述射频连接器为smp射频连接器、ssmp射频连接器、毛纽扣型射频连接器中的一种。
17.优选的，所述低频连接器为盲配型低频连接器，所述低频连接器为j30j低频连接器、j63a低频连接器中的一种。
18.优选的，还包括多个减振器，所述多功能结构框架上设有多个减振连接孔，所述减振器连接所述减振连接孔内。
19.优选的，所述减振器为金属橡胶减振器。
20.减振器用于系统的减振。
21.优选的，还包括导热衬垫，所述导热衬垫连接所述天线模块与所述多功能结构框架之间。
22.导热衬垫在满足所述tr组件导热的同时，可作为阻尼降低所述tr组件的振动响应。
23.本发明的优点在于：
24.(1)本发明将有源阵列天线进行了模块划分与功能定义，简化了系统组成，有利于模块通用化、系列化与标准化设计，更利于有源阵列天线实现低成本设计；可通过射频连接器与低频连接器实现垂直连接，实现内部模块的无缆化连接，有效降低了射频连接器插损和天线剖面高度；
25.(2)液冷管道、热管或相变材料，可分别适应不同产品不同工况(地面、航空、弹载、星载)的散热需要；
26.(3)减振器用于系统的减振；
27.(4)导热衬垫在满足所述tr组件导热的同时，可作为阻尼降低所述tr组件的振动响应；
28.(5)本发明所构建的有源阵列天线充分集成了力、热环境适应性技术，可有效解决内部高集成、高功率模块在严苛环境下的适应性难题。
附图说明
29.图1是本发明实施例中通用型低剖面有源阵列天线系统的结构示意图；
30.图2是本发明实施例中通用型低剖面有源阵列天线系统的爆炸示意图；
31.图3是本发明实施例中通用型低剖面有源阵列天线系统的剖视图；
32.图4是本发明实施例中天线模块的示意图；
33.图5是本发明实施例中天线模块的示意图；
34.图6是本发明实施例中多功能结构框架的结构示意图；
35.图7是本发明实施例中多功能结构框架的爆炸结构示意图；
36.图8是本发明实施例中功分模块的结构示意图；
37.图9是本发明实施例中波控模块的结构示意图；
38.图中标号：
39.1、天线模块；11、多功能板；111、辐射贴片天线层；112、馈电间距转换层；113、校正通道耦合层；114、射频分配网络层；115、电源分配网络层；116、波控分配网络层；117、接口层；12、tr组件；13、射频接口；
40.2、多功能结构框架；21、框架本体；22、盖板；23、环控组件；24、隔板；241、射频连接孔；242、低频连接孔；
41.3、功分模块；4、波控模块；5、射频连接器；6、低频连接器；7、减振器；8、导热衬垫；
具体实施方式
42.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。
43.实施例一：
44.如图1、图2、图3所示，一种通用型低剖面有源阵列天线系统，包括天线模块1、多功能结构框架2、功分模块3、波控模块4、射频连接器5、低频连接器6；
45.如图4、图5所示，本实施例中，所述天线模块1包括多功能板11和tr组件12，tr组件12与所述多功能板11焊接，多功能板11包括依次垂直连接的辐射贴片天线层111、馈电间距转换层112、校正通道耦合层113、射频分配网络层114、电源分配网络层115、波控分配网络层116、接口层117，连接方式可采用现有技术中的连接方式，所述接口层117底部连接电源接口、波控接口、射频接口13和tr组件12。
46.其中，所述tr组件12为瓦片式tr组件、或芯片式tr组件。本实施例中选用芯片式tr组件。
47.如图6所示，所述多功能结构框架2包括框架本体21、盖板22、环控组件23，所述框架本体21外部呈圆柱型，所述框架本体21内中部的隔板24将框架本体21内分割呈两个腔体，如图3所示，所述天线模块1连接多功能结构框架2的上方腔体，所述功分模块3与所述波控模块4连接多功能结构框架2的下方腔体，隔板24包括多个射频连接孔241以及多个低频连接孔242。如图3所示，所述射频连接器5位于所述射频连接孔241内，且所述射频连接器5连接所述天线模块1与所述功分模块3，所述低频连接器6位于所述低频连接孔242内，所述
低频连接器6连接所述天线模块1与所述波控模块4。
48.如图7所示，隔板24为具有一定后的的板，隔板24中部沿轴向挖空，形成冷却腔，冷却腔呈“︺”型结构，所述盖板22呈“︺”型板，盖板22连接所述冷却腔，所述环控组件23位于所述冷却腔内。
49.所述环控组件23为液冷管道、热管或相变材料中的一种或组合。液冷管道、热管或相变材料，可分别适应不同产品不同工况(地面、航空、弹载、星载)的散热需要。环控组件23使用后，需要在隔板24内开设通道，用于管道布置等，通道与冷却腔相通。
50.功分模块3紧贴所述多功能结构框架2上，功分模块3具有与射频连接器5连接的接口，功分模块3可以执行末级功分网络功与收发驱动放大功能。
51.波控模块4执行阵面波控功能，也可在此基础上集成阵面电源功能。
52.本实施例中，所述射频连接器5为盲配型射频连接器，所述射频连接器5为smp射频连接器、ssmp射频连接器、毛纽扣型射频连接器中的一种。射频连接器5用于实现天线模块1与所述功分模块3间的射频信号传递。
53.所述低频连接器6为盲配型低频连接器，所述低频连接器为j30j低频连接器、j63a低频连接器中的一种。低频连接器6用于波控模块4与所述天线模块1间的低频信号、供电进行传递。
54.本实施例的工作过程：
55.接收时，天线模块1接收来自空间的回波信号，进行tr组件12一次放大与一次合成，进入射频分配网络层114中进行二次合成，进入经功分模块3三次合成后输出；
56.发射时，射频激励信号经在功分模块3进行一次分配，然后在天线模块1内部的射频分配网络层114中进行二次分配，经片式t/r组件内部的功分网络三次分配后在t/r通道中进行相位加权和幅度放大，通过微带辐射单元向空间辐射电磁波。
57.阵面波控将波束控制指令及时序生成t/r组件的控制数据并发送至天线模块1的末级波控分配电路用于将阵面波控传来的控制数据驱动放大、分发给片式t/r组件。另外将t/r组件工作所需的电源发给天线模块1的电源总口，通过多功能板2中的电源分配网络分发给各片式t/r组件。
58.本实施例将有源阵列天线进行了模块划分与功能定义，简化了系统组成，有利于模块通用化、系列化与标准化设计，更利于有源阵列天线实现低成本设计；可通过射频连接器与低频连接器实现垂直连接，实现内部模块的无缆化连接，有效降低了射频连接器插损和天线剖面高度。
59.实施例二：
60.如图1所示，一种通用型低剖面有源阵列天线系统还包括多个减振器7，所述多功能结构框架2的框架本体21的外圆周面径向向外延伸形成一个圆环板，圆环板上开设多个贯穿的减振连接孔，所述减振器7连接所述减振连接孔内。
61.本实施例中，所述减振器7为四个，沿多功能结构框架2圆周阵列排布，所述减振器7为金属橡胶减振器。减振器7用于系统的减振。当然，当力学环境允许时，所述减振器为选用。
62.为了适配减振器7的安装，框架本体21对应减振器7安装的位置处具有向内凹陷的弧形。天线模块1和波控模块4的边缘处也具有弧形避让槽。
63.如图3所示，一种通用型低剖面有源阵列天线系统还包括导热衬垫8，所述导导热衬垫8接所述天线模块1与所述多功能结构框架2之间，具体的，导热衬垫8位于tr组件12与框架本体21之间，导热衬垫8在满足所述tr组件12导热的同时，可作为阻尼降低所述tr组件的振动响应。
64.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。