一种基于LTCC技术的高集成度8x8微波开关矩阵的制作方法_4

文档序号:9275881阅读:来源:国知局
输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第十四层LTCC基板的金属层,再通过第十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第八输出单刀八掷开关的第四路射频输入接口 ;
[0180]第五输入单刀八掷开关的第一路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第十九层LTCC基板的金属层,再通过第十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第一输出单刀八掷开关的第五路射频输入接口 ;
[0181]第五输入单刀八掷开关的第二路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第十九层LTCC基板的金属层,再通过第十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第二输出单刀八掷开关的第五路射频输入接口 ;
[0182]第五输入单刀八掷开关的第三路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第十九层LTCC基板的金属层,再通过第十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第三输出单刀八掷开关的第五路射频输入接口 ;
[0183]第五输入单刀八掷开关的第四路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第十九层LTCC基板的金属层,再通过第十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第四输出单刀八掷开关的第五路射频输入接口 ;
[0184]第五输入单刀八掷开关的第五路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第十九层LTCC基板的金属层,再通过第十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第五输出单刀八掷开关的第五路射频输入接口 ;
[0185]第五输入单刀八掷开关的第六路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第十九层LTCC基板的金属层,再通过第十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第六输出单刀八掷开关的第五路射频输入接口 ;
[0186]第五输入单刀八掷开关的第七路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第十九层LTCC基板的金属层,再通过第十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第七输出单刀八掷开关的第五路射频输入接口 ;
[0187]第五输入单刀八掷开关的第八路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第十九层LTCC基板的金属层,再通过第十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第八输出单刀八掷开关的第五路射频输入接口 ;
[0188]第六输入单刀八掷开关的第一路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十四层LTCC基板的金属层,再通过第二十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第一输出单刀八掷开关的第六路射频输入接口;
[0189]第六输入单刀八掷开关的第二路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十四层LTCC基板的金属层,再通过第二十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第二输出单刀八掷开关的第六路射频输入接口;
[0190]第六输入单刀八掷开关的第三路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十四层LTCC基板的金属层,再通过第二十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第三输出单刀八掷开关的第六路射频输入接口;
[0191]第六输入单刀八掷开关的第四路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十四层LTCC基板的金属层,再通过第二十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第四输出单刀八掷开关的第六路射频输入接口;
[0192]第六输入单刀八掷开关的第五路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十四层LTCC基板的金属层,再通过第二十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第五输出单刀八掷开关的第六路射频输入接口;
[0193]第六输入单刀八掷开关的第六路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十四层LTCC基板的金属层,再通过第二十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第六输出单刀八掷开关的第六路射频输入接口;
[0194]第六输入单刀八掷开关的第七路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十四层LTCC基板的金属层,再通过第二十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第七输出单刀八掷开关的第六路射频输入接口;
[0195]第六输入单刀八掷开关的第八路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十四层LTCC基板的金属层,再通过第二十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第八输出单刀八掷开关的第六路射频输入接口;
[0196]第七输入单刀八掷开关的第一路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十九层LTCC基板的金属层,再通过第二十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第一输出单刀八掷开关的第七路射频输入接口;
[0197]第七输入单刀八掷开关的第二路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十九层LTCC基板的金属层,再通过第二十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第二输出单刀八掷开关的第七路射频输入接口;
[0198]第七输入单刀八掷开关的第三路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十九层LTCC基板的金属层,再通过第二十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第三输出单刀八掷开关的第七路射频输入接口;
[0199]第七输入单刀八掷开关的第四路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十九层LTCC基板的金属层,再通过第二十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第四输出单刀八掷开关的第七路射频输入接口;
[0200]第七输入单刀八掷开关的第五路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十九层LTCC基板的金属层,再通过第二十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第五输出单刀八掷开关的第七路射频输入接口;
[0201]第七输入单刀八掷开关的第六路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十九层LTCC基板的金属层,再通过第二十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第六输出单刀八掷开关的第七路射频输入接口;
[0202]第七输入单刀八掷开关的第七路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十九层LTCC基板的金属层,再通过第二十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第七输出单刀八掷开关的第七路射频输入接口;
[0203]第七输入单刀八掷开关的第八路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第二十八层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第二十九层LTCC基板的金属层,再通过第二十八层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第八输出单刀八掷开关的第七路射频输入接口;
[0204]第八输入单刀八掷开关的第一路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第三十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第三十四层LTCC基板的金属层,再通过第三十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第一输出单刀八掷开关的第八路射频输入接口;
[0205]第八输入单刀八掷开关的第二路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第三十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第三十四层LTCC基板的金属层,再通过第三十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第二输出单刀八掷开关的第八路射频输入接口;
[0206]第八输入单刀八掷开关的第三路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第三十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第三十四层LTCC基板的金属层,再通过第三十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第三输出单刀八掷开关的第八路射频输入接口;
[0207]第八输入单刀八掷开关的第四路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第三十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第三十四层LTCC基板的金属层,再通过第三十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第四输出单刀八掷开关的第八路射频输入接口;
[0208]第八输入单刀八掷开关的第五路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第三十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第三十四层LTCC基板的金属层,再通过第三十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第五输出单刀八掷开关的第八路射频输入接口;
[0209]第八输入单刀八掷开关的第六路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第三十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第三十四层LTCC基板的金属层,再通过第三十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第六输出单刀八掷开关的第八路射频输入接口;
[0210]第八输入单刀八掷开关的第七路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过第一层至第三十三层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第三十四层LTCC基板的金属层,再通过第三十三层至第一层LTCC基板的通孔形成的垂直过孔连接至第一层LTCC基板的金属层,再通过金丝压焊连接至第七输出单刀八掷开关的第八路射频输入接口;
[0211]第八输入单刀八掷开关的第八路射频输出接口通过金丝压焊与第一层LTCC基板的金属层相连,再通过金丝压焊连接至第八输出单刀八掷开关的第八路射频输入接口 ;
[0212]电源和控制接口通过低频导线和控制电路基板相连,第一层LTCC基板的金属层通过金带和金属介质中的绝缘子相连,控制电路基板通过金带和绝缘子相连,
[0213]8个射频输入接头焊接在第一层LTCC基板的金属层,通过第一层LTCC基板的金属层分别与八个输入的单刀八掷开关的射频输入接口连接;
[0214]8个射频输出接头焊接在第一层LTCC基板的金属层,通过第一层LTCC基板的金属层分别与八个输出的单刀八掷开关的射频输出接口连接;
[0215]第三十六层LTCC基板采用导电胶粘接到金属介质的一侧,控制电路基板用螺钉固定在金属介质的另一侧,金属介质和金属壳为金属一体结构;
[0216]三十六层LTCC基板的每一层通过高温烧结在一起;
[0217]射频信号的走向为:射频信号分别从8个射频输入接口输入,通过LTCC的第一层基板上的金属层分别输入到输入的单刀八掷开关,输入的单刀八掷开关的输出分成八个路由,通过垂直金属化孔分散到第一层、第四层、第九层、第十四层、第十九层、第二十四层、第二十九层、第三十四层LTCC基板的金属层;第一层、第四层、第九层、第十四层、第十九层、第二十四层、第二十九层、第三十四层LTCC基板的金属层再通过垂直金属化孔转接到第一层LTCC基板的金属层,再连接到焊接在第一层LTCC基板的金属层上的输出的单刀八掷开关的输入,从输出的单刀八掷开关的射频输出接口输出;
[0218]控制信号的走向为:串行控制信号从控制接口进入,通过低频导线传输到控制电路基板,控制电路基板将接收到的串行控制信号转换成并行信号,通过金属介质中的绝缘子将并行信号传输至第一层LTCC基板的金属层,再通过第一层至第八层LTCC基板的垂直过孔传输到第九层LTCC基板的金属层,再由第九层LTCC基板的金属层通过垂直过孔转接到第一层LTCC基板的金属层,再通过第一层LTCC基板的金属层与十六个单刀八掷开关的控制接口相连;
[0219]LTCC基板的第一层和第九层电路将控制信号分别连接到16个单刀八掷开关,通过控制16个单刀八掷开关实现8X8开关矩阵的通道切换。
[0220]电源信号的走向为:电源包括+5V电压和-5V电压,+5V电压从电源接口进入,通过低频导线连接到控制电路基板上,-5V电压也从电源接口进入,通过低频导线连接到控制电路基板上,再通过绝缘子转接至第一层LTCC基板的金属层,再通过第一层至第三层LTCC基板的垂直过孔传输到第四层LTCC基板的金属层,再由第四层LTCC基板的金属层通过垂直过孔转接到第一层LTCC基板的金属层,再通过第一层LTCC基板的金属层与十六个单刀八掷开关的电源接口相连;给十六个单刀八掷开关供电。
[0221]金属介质的材质为铝,厚度为5mm。金属介质中安装的50个绝缘子实现控制电路接口和LTCC基板接口的连接,控制电路一共输出48个控制接口和2个供电接口,每3个控制和一个单刀八掷开关的控制接口一一对应。控制指令为TTL电平,可以控制每个开关的选择哪一个通路。2个电源端口为-5V供电端口,两路互为备份,可以单独供电也可以同时供电,这样做的好处是既可以减小供电导线上的电流,也可以在供电线的某一点出现断裂的情况下仍然进行正常工作。
[0222]如图1所示,该图为本发明的系统组成框图,本系统主要包括射频单元和控制单元,其中控制单元的功能是接收从上位机来的控制指令,并转化为并行的TTL电平,输出给射频单元,来控制单刀八掷开关的工作状态。这部分功能可采用单片机实现。
[0223]8x8开关矩阵射频电路的原理图可用图2来表示,它的意思是有8个射频信号同时输入开关矩阵,通过对开关矩阵的控制,使得每一个输入信号可以从任意输出端口输出。
[0224]传统的8X8开关矩阵的方案为立体组装结构,图3所示,为一个在轨飞行的卫星中所使用的一个8X8开关矩阵的结构图,它是通过将8个单刀八掷开关横向排列,另外8个单刀八掷开关纵向排列,中间通过射频连接器对插实现的。它的电源和控制模块采用了独立结构设计,控制模块和射频模块之间采用低频导线连接。该方案的体积较大。
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