[發明專利]有源相控陣天線自診斷修復裝置

有效

• 申請號: 201811263214.2
• 申請日: 2018-10-28
• 公開（公告）號: CN109600175B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 何慶強;杏晨;楊國慶;陳軍全;師帥
• 申請（專利權）人: 西南電子技術研究所（中國電子科技集團公司第十研究所）
• 主分類號: H04B17/19
• 分類號: H04B17/19;H04B17/17;H04B17/12;H04B17/21;H04B17/29
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

1.一種有源相控陣天線自診斷修復裝置，包括：天線單元（1），通過多層PCB基板（5）和多層金屬地板（6）進行上下層層堆疊一體化集成封裝在各自腔體中的硅芯片組件（2）、功率分配合成網絡模塊（3）和相連的控制修復模塊（4），其特征在于：有源相控陣天線工作在發射狀態時，射頻信號從位于堆疊體底部的射頻輸入/輸出線（12）饋入功率分配合成網絡模塊（3）進入硅芯片組件（2），同時低頻信號從堆疊體底部的控制信號線（11）進入控制修復模塊（4），控制修復模塊（4）將計算出來的幅/相碼發送給硅芯片組件（2），把射頻信號移相、放大后發送給天線單元（1），由天線單元（1）組成的陣列將射頻信號在指定方向上完成空間功率合成；有源相控陣天線工作在接收狀態時，射頻信號從天線單元（1）進入硅芯片組件（2）實現射頻信號放大，同時低頻信號從控制信號線（11）進入控制修復模塊（4），控制修復模塊（4）將計算出來的幅/相碼發送給硅芯片組件（2）實現射頻信號移相，再經功率分配合成網絡模塊（3）傳送至射頻輸入/輸出線（12），實現射頻信號的接收；在收/發狀態中，控制修復模塊（4）采用模數AD芯片（22）實時監測有源相控陣天線的輸入總電流，并進行數字采樣，通過現場可編程門陣列FPGA芯片（20）進行工作狀態故障診斷，若輸入總電流值增大10%以上，故障判別為硅芯片組件（2）工作異常，并進一步通過電源模塊（23）供電分發給硅芯片組件（2）的線路序號及存儲在FPGA芯片（20）里的對應的線路序號地址碼，確定出具體工作異常的硅芯片組件（2），同時刷新控制電路（21）將重新自啟動電源模塊（23），并將存儲芯片（24）里預存的有源相控陣天線初始信息賦值給FPGA芯片（20），進行有源相控陣天線工作狀態的刷新和自修復，若輸入總電流值減小10%以上，故障判別為硅芯片組件（2）元器件損壞，并進一步通過電源模塊（23）供電分發給硅芯片組件（2）的線路序號及存儲在FPGA芯片（20）里的對應的線路序號地址碼，確定出具體元器件損壞的硅芯片組件（2），同時FPGA芯片（20）將通過刷新控制電路（21）調用存儲芯片（24）里預存的遺傳算法優化的幅/相碼，進行有源相控陣天線電性能的補償和自修復；若FPGA芯片（20）不能實現對輸入總電流的實時監測和數字采樣，即相控陣天線出現停止工作現象，則故障判別為相控陣天線受外界環境單粒子翻轉效應影響，刷新控制電路（21）將采用盲刷方式、對FPGA芯片（20）進行刷新和重啟，并將存儲芯片（24）里預存的有源相控陣天線初始信息賦值給FPGA芯片（20），進行有源相控陣天線工作狀態的重新啟動和自修復，并在有源相控陣天線停止工作情況下，啟用刷新控制電路（21）將有源相控陣天線自啟動，并進行有源相控陣天線工作狀態的刷新和自修復。

2.如權利要求1所述的一種有源相控陣天線自診斷修復裝置，其特征在于：天線單元（1）的天線饋線（8）通過PCB基板（5）埋設的金屬地板（6）相連固定在第一腔體上的硅芯片組件（2），硅芯片組件（2）輸入端相連的射頻傳輸線（9）通過第二腔體的橫梁壁板相連固定在所述壁板上的功率分配合成網絡模塊（3），硅芯片組件（2）輸出端相連的低頻信號線（10）同側通過第二、第三腔體的橫梁壁板相連固定在第三腔體底板上的控制修復模塊（4）。

3.如權利要求1所述的一種有源相控陣天線自診斷修復裝置，其特征在于：功率分配合成網絡模塊（3）采用威爾金森功率分配器原理進行設計，實現有源相控陣天線發射鏈路射頻信號的功率分配和接收鏈路射頻信號的功率合成。

4.如權利要求1所述的一種有源相控陣天線自診斷修復裝置，其特征在于：控制修復模塊（4）集成了具備輸入電流監測、故障自診斷、性能自修復的功能的緩沖寄存器（19）、FPGA芯片（20）、刷新控制電路（21）、AD芯片（22）、電源模塊（23）、存儲芯片（24）和緩沖寄存器25。

5.如權利要求1所述的一種有源相控陣天線自診斷修復裝置，其特征在于：PCB基板（5）制有隔離在上下兩個金屬地板（6）之間的頂層空氣介質腔和連接天線單元（1）使天線饋線（8）進入第一腔體的通道，頂層空氣介質腔中設有陣列于上下兩個金屬地板（6）之間、用于散熱的導熱柱（7）。