[發明專利]一種高集成度的綜合射頻傳感陣列系統

在審

• 申請號: 202010858023.1
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112180352A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 陳顯舟;楊旭;李聰;雷博持;白琳;方海
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: G01S13/02
• 分類號: G01S13/02;G01S7/02;G01S7/40
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 褚鵬蛟

一種高集成度的綜合射頻傳感陣列系統，基于板級高密度集成設計理念，將寬帶天線陣列、射頻通道和數字處理構成的多層異質異構電路板，通過毛紐扣進行三維立體低損耗垂直互連，避免使用大規模結構件、連接器等，可降低傳輸損耗，提高芯片效率。通過在寬帶輻射陣列層和瓦片式T/R組件層之間設置回波功率監測單元，當天線單元駐波過大(≥3)導致回波功率超過設定值時，自動關斷該T/R通道功放芯片的漏極供電，從而防止功放芯片燒毀，避免使用多倍頻程超寬帶隔離器。高集成度的綜合射頻傳感器陣列，滿足導通探干攻多功能一體化衛星對于孔徑和射頻通道的一體化、高集成度和輕量化的需求。

技術領域

本發明涉及一種高集成度的綜合射頻傳感陣列系統，屬于一體化綜合孔徑和綜合射頻設計領域。

背景技術

當前國內外，空間信息系統建設基本上按功能劃分，如通信衛星、遙感衛星、偵察衛星等，而衛星平臺無線電設備(中繼、導航、測控)和載荷設備(天基通信、雷達探測、電子偵察等)對天線和射頻通道的需求各式各樣。隨著電子信息技術的發展，表現出一些弊端：如效費比低、可重構能力差、信息融合難度大。近年來衛星多功能一體化的概念悄然興起，在一顆衛星平臺上實現雷達通信偵察導航等多種功能，對各功能進行有機結合和軟硬件資源共享，可極大提升系統作戰能力，大幅提升衛星的技術水平和應用能力，提高成本效益比。衛星上射頻電路、天線等占據衛星載荷總體質量的60％以上，且成本、體積、功耗等遠遠高于信號處理部分，因此實現衛星多功能一體化的重點和難點在于衛星射頻收發天線和射頻通道的綜合。

雷達、通信、導航、電子戰等任務系統通常工作在不同頻段，工作帶寬大小差別極大，所需要的極化模式、增益、動態范圍和波束覆蓋各有不同。傳統的設計思路是雷達通信導航電子戰載荷均由獨立設備組成，軟硬件資源單獨使用，條塊分割界限明顯，資源調度使用受限，效費比極低。為適應軍事裝備發展一體化、多功能、軟件化的需求，通過在一個射頻微系統平臺上實現超寬帶陣列天線及寬帶可重構射頻前端的一體化集成，形成模塊化、可擴展、可重構的高集成度的綜合射頻傳感器陣列，其支持頻段、帶寬、功率、增益和波束覆蓋及掃描、以及工作模式的在線重構，滿足導通探干攻多功能一體化衛星對于孔徑和射頻通道的一體化、高集成度和智能化的需求。相比采用傳統分立器件設計理念，射頻傳感區體積重量下降了約三分之二，同時提高了其硬件共用化能力和標準模塊化水平，從而為軟件化多功能載荷射頻傳感區體系架構標準化奠定技術基礎。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種高集成度的綜合射頻傳感陣列系統，基于板級高密度集成設計理念，將寬帶輻射陣列、射頻通道和數字處理構成的多層異質異構電路板，通過毛紐扣進行三維立體低損耗垂直互連，避免使用大規模結構件、連接器等，可降低傳輸損耗，提高芯片效率，進而形成模塊化、可擴展、可重構的高集成度的綜合射頻傳感器陣列，滿足導通探干攻多功能一體化衛星對于孔徑和射頻通道的一體化、高集成度和輕量化的需求。相比采用傳統分立器件設計理念，射頻傳感區體積重量下降了約三分之二，同時提高了其硬件共用化能力和標準模塊化水平，從而為軟件化多功能載荷射頻傳感區體系架構標準化奠定技術基礎。

本發明目的通過以下技術方案予以實現：

一種高集成度的綜合射頻傳感陣列系統，采用分層結構，各層依次為寬帶輻射陣列、瓦片式T/R組件、微波上下變頻通道、數字基帶處理電路、回波功率監測單元；

所述寬帶輻射陣列用于收發無線信號；所述瓦片式T/R組件用于功率放大、數控衰減、移相、功分；所述微波上下變頻通道用于濾波、放大、混頻，并提供頻率源和電子開關；所述數字基帶處理電路用于信號波形產生、波束形成、數模轉換、信號采集；

所述各層之間均采用毛紐扣進行垂直射頻互連；

所述回波功率監測單元與寬帶輻射陣列和瓦片式T/R組件電連接，用于監測寬帶輻射陣列的每個天線的回波，當任一天線的回波大于預設值時，關斷該天線對應的瓦片式T/R組件中的功放芯片。