一种基于SIP的双端口双模式多功能收发前端模组系统的制作方法

本发明属于微波领域，具体涉及一种基于sip的双端口双模式多功能收发前端模组。

背景技术：

1、目前，国内外现役和在研的主流舰船信息系统均以雷达、通信、电子战等分立功能设备拼盘式集成的设计研制模式为主，系统层面上仍然处于“结构与形态上组合、功能与数据上综合”这一初级形态，距离理论最优的有机一体系统存在较大差距。基于自顶向下的功能分解和多域资源统筹进行有机一体设计已经成为舰船信息系统最重要的技术理念与亟待攻克的体制性技术难关。因此，面向侦-干-探-通等多元作战任务组合并发对信道所需的超宽带、多频段、高功率能力需求，设计稳定可靠的通用化核心物理载体——t/r组件，是相控阵一体化设备工程实现的重难点之一。

2、近年来随着工艺发展至深亚微米以下，系统级芯片(soc)正面临极大的技术发展瓶颈，特别是异质元件的整合面临巨大的困难。于是兼具尺寸与开发灵活性优势的系统级封装(sip)技术应运而生。不只消费电子，军事电子同样趋向小型化、高性能、多功能、高可靠性和低成本，在这些需求的强力驱动下，将多种异质元器件组合在一个或者几个封装内，成为可提供多种功能的标准单片或套片模组，形成一个子系统，是极为有效的解决途径。在雷达领域，相控阵设备的有源面阵在成本、效率、体积、重量关键指标及装配环境、电磁兼容需求、载荷能力、续航能力上均提出了更高的要求，因此，基于tsv互联、三维堆叠高密度封装、高集成多功能芯片设计技术的、只依托于一套高集成度、小巧又易于装配的硬件来实现多种功能的收发前端模组子系统，也逐渐成为t/r组件新的发展方向。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于sip的双端口双模式多功能收发前端模组。

2、实现本发明目的的具体技术方案为：

3、一种基于sip的双端口双模式多功能收发前端模组系统，包括限幅低噪放模块、双模式功放模块和幅相多功能模块；

4、所述幅相多功能模块分别和限幅低噪放模块、双模式功放模块连接，双模式功放模块和限幅低噪放模块连接，所述限幅低噪放模块分别和垂直极化天线、水平极化天线连接；

5、其中，所述限幅低噪放模块对接收到的信号进行极化选择切换、收发选择切换、限幅和低噪声放大，所述双模式功放模块用于对上行激励信号进行功率放大，所述幅相多功能模块用于对上下行支路的信号分别放大以及对公共直路上的信号进行幅相控制、功率合成或等分。

6、进一步的，所述限幅低噪放模块包括极化开关、收发开关、限幅器、前置滤波器、低噪声放大器、数控衰减器；

7、所述极化开关的两个隔离端分别和垂直极化天线、水平极化天线连接，另一侧连接收发开关，收发开关的一个隔离端依次和限幅器、前置滤波器、低噪声放大器、数控衰减器连接，数控衰减器和幅相多功能模块连接；

8、所述收发开关的另一个隔离端还与双模式功放模块连接。

9、进一步的，所述限幅低噪放模块采用2d-sip封装，模块内的各个器件、封装引脚之间通过金丝键合，引脚为bga封装形式。

10、进一步的，所述极化开关、收发开关、限幅器、前置滤波器、低噪声放大器、数控衰减器平面贴装在ltcc陶瓷基板上。

11、进一步的，所述双模式功放模块包括饱和功放、线性功放以及功放模式选择开关；

12、所述饱和功放、线性功放的供电端均与幅相多功能模块的电源调制输出端口连接；

13、所述功放模式选择开关包括两个，其中一个功放模式选择开关的集合端与幅相多功能模块连接，两个隔离端分别与饱和功放、线性功放的输入端连接，饱和功放、线性功放的输出端分别与另一个功放模式选择开关的两个隔离端连接，该功放模式选择开关的集合端与限幅低噪放模块连接。

14、进一步的，所述双模式功放模块采用3d陶瓷堆叠技术封装；

15、封装时分为两层基板，其中发热量较大的饱和功放、线性功放设置在底层基板上，发热量较小的功放模式选择开关设置在顶层基板上；所述两层基板焊接堆叠，两层基板之间的信号通过bga焊接实现互联，基板与基板，基板与封盖之间均以四周边缘封焊的方式实现气密。

16、进一步的，所述基板采用htcc陶瓷基板，引脚为qfn封装形式，底部接地焊盘与底层基板之间采用密集过孔灌铜，增加从芯片到焊盘的导热率。

17、进一步的，所述幅相多功能模块包括驱动放大器、增益放大器、收发开关、数控衰减器、数控移相器、spst开关、功分器、串并转换器和电源调制单元；

18、所述驱动放大器为两级驱动放大器，该两级驱动放大器的输出端与双模式功放模块的输入端连接，输入端与收发开关的其中一个隔离端连接，该收发开关的另一个隔离端与增益放大器的输出端连接，增益放大器的输入端与限幅低噪放模块的输出端连接；

19、所述收发开关的集合端与数控衰减器、数控移相器、spst开关、功分器依次连接。

20、进一步的，所述幅相多功能模块采用异质堆叠；

21、其中，所述串并转换器和电收发电源调制单元集成在硅基基质上，所述驱动放大器、增益放大器、收发开关、数控衰减器、数控移相器、spst开关、功分器集成在砷化镓衬底上；

22、所述砷化镓衬底设置在ltcc陶瓷基板上，硅基基质设置在砷化镓衬底上，硅基基质和砷化镓衬底之间通过bga互联，砷化镓衬底与ltcc陶瓷基板的管壳封装引脚之间通过金丝键合，引脚为bga封装形式。

23、进一步的，所述串并转换器输入端接外部的spi串行控制信号，解析为并行信号，输到数控衰减器、数控移相器的控制端，对数控衰减器的减量、数控移相器的相值进行实时控制；

24、所述电源调制单元输入端接收外部的ttl控制信号，分别输出到两级驱放大器的供电端和双模式功放模块的供电端，对驱动放大器和双模式功放模块进行电源调制。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

26、(1)本发明的方案为双端口双模式多功能收发前端模组的封装提供了一种切实可行的实现形式，在保证电性能、散热效率，且兼顾电磁兼容设计的情况下，使其体积尽可能小、重量尽可能轻，装配步骤尽可能简洁；

27、(2)本发明的前端模块组采用双层htcc陶瓷堆叠的封装形式，以及接地过孔灌铜的特殊工艺良好地解决了大功率器件在高集成度设计方式下，由密闭管壳带来的损耗与散热难题；

28、(3)本发明双端口双模式多功能收发前端模组系统，采用系统级封装(sip)设计思路，将传统t/r前端使用的有源器件、无源器件封装在一组三片多功能模块内，既满足了在保证带内平坦度和大带宽工作的前提下兼顾探测所需的大功率饱和发射、通信所需的连续波线性发射、干扰所需的连续波中功率发射以及大带宽纯被动接收多功能集成的需要，又有效地减小了产品尺寸，降低了功耗，大幅简化了射频前端设计和制造流程、节省成本和开发时间，加快从样机到产品的商业化时间，十分适用于通道数量多、易批产的多功能轻薄中大型相控阵雷达。

29、下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。