[發明專利]一種相控陣用高度集成有源和差網絡

有效

• 申請號: 201811207972.2
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN109444823B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 郭宏展;章圣長;劉雪穎;余正冬
• 申請（專利權）人: 成都瑞迪威科技有限公司
• 主分類號: G01S7/03
• 分類號: G01S7/03
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 蘇丹

1.一種相控陣用高度集成有源和差網絡，其特征在于：包括收發通道網絡、波導和差網絡和開關網絡；所述收發通道網絡與波導和差網絡信號相連，所述波導和差網絡與開關網絡信號相連，收發通道網絡實現射頻信號的發射放大、接收衰減放大功能；波導和差網絡實現同軸到波導過渡，以及射頻信號的和差；開關網絡實現校準通道與發射接收通道的開關切換，所述收發通道網絡集成了有源電路，波導和差網絡采用兩層結構波導設計；

所述收發通道網絡集成了有源電路，波導和差網絡采用兩層結構的非標準波導設計，整個組件將無源和差網絡與收發有源電路一體化設計；所述波導和差網絡為波導結構，實現波導到微帶轉換，收發通道網絡與波導和差網絡通過探針激勵的方式實現射頻信號互聯，波導和差網絡與開關網絡也采用探針激勵的方式實現互聯；

波導和差網絡采用魔T單元來實現信號的和差，由于標準波導縱向尺寸較大，會增加整個組件的高度，所以實際設計時采用兩層結構的非標準波導，非標準波導窄邊長度為1.5mm，寬邊長度為6mm，以減小整個組件的縱向尺寸；在設計波導和差網絡時，增加了波導匹配塊，以提高波導和差網絡性能；整個波導和差網絡共4個輸入口，經3個魔T單元后輸出1路合路，2路差路。

2.根據權利要求1所述的一種相控陣用高度集成有源和差網絡，其特征在于：整個組件設計架構為上下結構，收發通道網絡和開關網絡在上層，波導和差網絡在底層，兩部分通過垂直探針激勵的方式實現射頻信號的互聯；收發通道網絡和開關網絡為有源電路，波導和差網絡為無源電路，探針用焊膏焊接在腔體上。

3.根據權利要求1所述的一種相控陣用高度集成有源和差網絡，其特征在于：收發通道網絡包括8個收發通道，每個收發通道網絡包括功分器、發射放大電路、接收限幅衰減低噪聲放大電路和電源控制電路，發射時，信號由功分器等分成8路信號，再經發射放大電路后輸出；接收時，8路信號經過接收限幅衰減低噪聲放大電路到功分器，合成4路信號；功分器將4路波導和差網絡接口功分為8路收發通道；發射放大電路實現發射信號的功率放大；接收限幅衰減低噪聲放大電路實現接收信號的低噪聲放大、接收限幅、接收衰減功能；電源控制電路實現8個通道的收發轉換、通道的衰減控制、以及電源供電功能。

4.根據權利要求1所述的一種相控陣用高度集成有源和差網絡，其特征在于：所述收發通道網絡為LTCC射頻集成板和PCB板，LTCC集成了功分器、發射放大電路、接收限幅衰減低噪聲放大電路，PCB板集成了電源控制電路，LTCC板與PCB板之間通過金絲鍵合的方式實現互聯。

5.根據權利要求4所述的一種相控陣用高度集成有源和差網絡，其特征在于：所述PCB板集成了電源控制電路，所述電源控制電路包括LDO、DC-DC轉換器、FPGA、調制電路和負壓保護電路；LDO、DC-DC轉換器實現輸入電源轉換，轉換成整個組件內部所需電源；FPGA實現與外部的SPI通信，根據外部指令，控制整個組件的工作模式以及每個通道的工作狀態；調制電路實現發射、接收芯片的供電調制；負壓保護電路實現功放芯片在負壓缺失下斷電不被燒毀，同時放置100μF漏極儲能電容，防止瞬時電壓波動過大。

6.根據權利要求4所述的一種相控陣用高度集成有源和差網絡，其特征在于：所述收發通道網絡的LTCC射頻集成板包括8個收發通道，每個收發通道有4個單刀雙擲開關，用來實現收發切換；每個發射通道包括1個驅動放大器，1個末級功率放大器，用來實現發射信號的功率放大；每個接收通道包括1個限幅器、2個低噪聲放大器、1個AGC衰減器，用來實現接收信號的低噪聲放大和衰減。

7.根據權利要求6所述的一種相控陣用高度集成有源和差網絡，其特征在于：發射時，射頻信號先經過單刀雙擲開關芯片到驅動放大器進行第一級放大，再到末級功率放大器進行功率放大，最后經單刀雙擲開關芯片飽和輸出；接收時，射頻信號先經過單刀雙擲開關芯片到限幅器，避免大信號輸入，再經過第一級低噪聲放大器到AGC衰減器，然后再經過第二級低噪聲放大器放大后，最后經單刀雙擲開關芯片輸出到波導和差網絡。

8.根據權利要求1所述的一種相控陣用高度集成有源和差網絡，其特征在于：開關網絡由四個單刀雙擲開關和1個校準通道組成，實現整個組件的接收、發射間的切換，以及收發通道與校準通道的切換。