本發(fā)明涉及主動掃描式相控陣列天線系統(tǒng)的可擴展平面封裝架構。

背景技術：

在相控陣列天線的領域中，正在致力于提供實惠的高保真相控陣列子陣列片組件以用作相控陣列天線中的構筑塊。通常，相控陣列天線系統(tǒng)(例如，子陣列片組件)采取大陣列的構造進行設計和制造，以滿足特定應用。這樣的系統(tǒng)是復雜的，需要許多零件和許多時間來制作、組裝和測試最終產品。此外，較大較復雜的組件難以制造，由于低產率而增加了更多成本。

提供相控陣列天線所采用的常規(guī)技術往往是針對特定應用的單點方案。如此，這些產品大部分昂貴且適應性差。例如，提供較低成本的高保真天線陣列的現有方案經常依賴于將更多功能性整合到更大陣列的片組件中。然而，更大的陣列片組件增加了多個疊層中的印刷線路板的復雜性、總體板尺寸更厚、過孔縱橫比更大以及大量的過孔，導致制造組件的產率較低且成本較高。

因此，需要有一種改進的相控陣列天線實施方案，其提供高保真相控陣列天線性能而沒有過高的成本。

技術實現要素：

一個或多個示例總體涉及相控陣列天線，更特別地涉及可擴展平面相控陣列天線子陣列片組件。根據一個或多個示例的本文所公開的系統(tǒng)和方法提供了一種提供可擴展平面相控陣列天線子陣列片組件的改進途徑。在一些示例中，子陣列片組件實施為印刷線路板(pwb)，天線元件聯(lián)接到所述pwb。在一個示例中，pwb可包括集成電路管芯，該集成電路管芯直接附接至所述pwb并且聯(lián)接到所述天線元件。單個集成電路管芯可包括四個波束成形電路并且聯(lián)接到四個天線元件以執(zhí)行波束成形操作。所述集成電路管芯經由形成在所述pwb中的導電過孔聯(lián)接到所述天線元件。形成在pwb層中的微過孔聯(lián)接到所述集成電路管芯。所述微過孔聯(lián)接到較大的鍍覆過孔，其中所述鍍覆過孔被偏移以向所述集成電路管芯提供熱機械應力釋放。所述鍍覆過孔延伸穿過所述pwb的層并且聯(lián)接到所述天線元件。

在一個示例中，一種系統(tǒng)包括相控陣列天線子陣列片組件，所述相控陣列天線子陣列片組件包括：印刷線路板(pwb)，其包括多個層；集成電路管芯，其聯(lián)接到所述pwb的第一表面；天線元件，其聯(lián)接到所述pwb的第二表面；第一導電過孔，其具有第一直徑，所述第一導電過孔聯(lián)接到所述集成電路管芯并且延伸穿過第一子組層；第二導電過孔，其具有大于所述第一直徑的第二直徑，所述第二導電過孔從所述第一導電過孔偏移、延伸穿過第二子組層并且聯(lián)接到所述天線元件；所述pwb的導電跡線，其聯(lián)接到所述第一導電過孔和第二導電過孔；并且其中，所述第二導電過孔的偏移為所述集成電路管芯提供了熱機械應力釋放。

在另一示例中，一種系統(tǒng)包括子陣列片組件，所述子陣列片組件包括：大致平面的印刷線路板(pwb)，其包括多個層；一個或多個集成電路管芯，其聯(lián)接到所述pwb的第一表面；至少四個天線元件，其聯(lián)接到所述pwb的第二表面，其中，所述至少四個天線元件在所述pwb上布置成方形柵格網格；并且其中，所述集成電路管芯經由所述層電聯(lián)接到所述四個天線元件中的每個天線元件。

在另一示例中，一種方法包括：沿著在集成電路管芯與天線元件之間穿過印刷線路板(pwb)的導電路徑傳遞rf信號，其中，所述導電路徑包括：具有第一直徑的第一導電過孔，所述第一導電過孔聯(lián)接到所述集成電路管芯并且延伸穿過所述pwb的第一子組層；具有大于所述第一直徑的第二直徑的第二導電過孔，所述第二導電過孔從所述第一導電過孔偏移、延伸穿過所述pwb的第二子組層并且聯(lián)接到所述天線元件；以及聯(lián)接到所述第一導電過孔和第二導電過孔的所述pwb的導電跡線。

在另一示例中，一種方法包括：提供包括多個層的印刷線路板(pwb)；提供聯(lián)接到所述pwb的第一表面的集成電路管芯；提供聯(lián)接到所述pwb的第二表面的天線元件；將所述集成電路管芯電聯(lián)接到延伸穿過第一子組層的第一導電過孔；以及將所述第一導電過孔電聯(lián)接到第二導電過孔，所述第二導電過孔從所述第一導電過孔偏移、延伸穿過第二子組層并且聯(lián)接到所述天線元件。

在另一示例中，一種方法包括：提供包括多個柱形波導的金屬蜂窩結構，將多個柱形波導構造成與多個相控陣列天線子陣列片組件對接；沿著每個所述柱形波導的表面形成凹部；用介電材料填充所述柱形波導和所述凹部；并且其中，每個填充的凹部均將所述介電材料機械地固定到所述柱形波導。

本發(fā)明的范圍由通過引用整合到該節(jié)中的權利要求書限定。通過考慮一個或多個示例的以下詳細描述可以使本領域技術人員更完整理解本發(fā)明的示例并認識到本發(fā)明的額外優(yōu)點。參考首先將簡要描述的附圖。

附圖說明

圖1圖示了根據本公開一個示例的相控陣列天線系統(tǒng)的外部視圖。

圖2圖示了根據本公開一個示例的相控陣列天線系統(tǒng)的分解圖。

圖3圖示了根據本公開一個示例對接到陣列分布印刷線路板(pwb)的集成天線的印刷線路板(aipwb)的分解圖。

圖4圖示了根據本公開一個示例的相控陣列天線系統(tǒng)的橫截面視圖。

圖5圖示了根據本公開一個示例聯(lián)接到集成電路管芯和波導的aipwb的橫截面視圖。

圖6圖示了根據本公開一個示例經由aipwb連接到天線元件的集成電路管芯連接的橫截面視圖。

圖7圖示了根據本公開一個示例聯(lián)接到柱形波導的aipwb波導的視圖。

圖8圖示了根據本公開一個示例的aipwb的橫截面視圖。

圖9圖示了根據本公開一個示例的aipwb的rf分布層的視圖。

圖10a圖示了根據本公開一個示例的子陣列片組件的視圖。

圖10b圖示了根據本公開一個示例的發(fā)射相控陣列天線的視圖。

圖10c圖示了根據本公開一個示例的接收相控陣列天線的視圖。

圖11a圖示了根據本公開一個示例連接到天線元件的集成電路管芯連接。

圖11b圖示了根據本公開一個示例的集成電路管芯的分解圖。

圖11c圖示了根據本公開一個示例的接收元件電子器件。

圖11d圖示了根據本公開一個示例的發(fā)射元件電子器件。

圖12a圖示了根據本公開一個示例使用接收子陣列片組件的過程。

圖12b圖示了根據本公開一個示例使用發(fā)射子陣列片組件的過程。

圖13圖示了根據本公開一個示例的提供相控陣列天線子陣列片組件的過程。

具體實施方式

本公開的示例提供了一種可擴展子陣列片組件，其顯著減少了零件數、制作處理、制造/組裝步驟和相控陣列天線成本。如此，可擴展子陣列片組件能在任何平面方向上復制以形成更大的集成相控陣列孔口。

在一些示例中，一種集成天線的印刷線路板(aipwb)包括第一子組薄預浸料/銅層，所述第一子組薄預浸料/銅層鄰接第一表面(例如，頂表面)以容納多個第一導電過孔(例如，激光鉆孔的微過孔)。所述第一導電過孔用于直接連接到結合有精細間距球柵的高密度集成電路管芯。通過利用第一子組層上的薄預浸料/銅層和激光鉆孔的微過孔，aipwb設計能適應精細間距的集成電路管芯使之直接附接至頂表面并且穿過aipwb的層連接。這允許提高電子電路封裝密度，這在先前是不可能的。

在一些示例中，所述aipwb包括部分地用作波導過渡段的第二子組層。包括在所述第二子組層中的是第二導電過孔(例如，鍍覆過孔)，所述第二導電過孔聯(lián)接到所述第一導電過孔、延伸穿過所述第二子組層并且聯(lián)接到第二表面(例如，底表面)上的天線元件。所述第二導電過孔從所述第一導電過孔偏移以向精細間距的集成電路管芯互連提供熱機械應力釋放。此外，所述第一導電過孔和第二導電過孔由導電跡線在所述aipwb內聯(lián)接。在這方面，直接附接至aipwb的頂表面的所述精細間距的集成電路管芯可靠地聯(lián)接到所述天線元件，以提供天線波束成形操作。

在一些示例中，所述集成電路管芯由硅鍺(sige)合金制作，這使射頻(rf)電子器件需要比常規(guī)rf電路(例如，砷化鎵合金)更小的面積。單個集成電路管芯包含為四個天線元件提供波束成形操作的元件電子器件。通過使用sige集成電路管芯而節(jié)省的面積以及將精細間距的球柵可靠地連接到四個天線元件的能力顯著減少了對電子器件的柵格的面積要求并且簡化陣列的組裝。面積要求的減少允許實施正方形平面子陣列片組件，例如，64個天線元件子陣列片組件(例如，8×8矩陣)。

在一些示例中，將aipwb實施為正方形平面子陣列片組件允許使用波導之間的間隙區(qū)域將rf分布電路布局在第二子組層上。延伸穿過波導過渡段(例如，第二子組層)的接地過孔圍繞聯(lián)接到天線元件的每個第二導電過孔分布，以形成波導籠。在這方面，每個天線元件波導籠可使用二十四個接地過孔。接地過孔在過渡段層上重復使用，以減少rf分布電路內的射頻干擾。通過重復使用接地過孔，aipwb過孔數顯著減少(例如，過孔減少十倍)，從而實現不太復雜和成本有效的aipwb。

在一些示例中，金屬蜂窩結構聯(lián)接到所述aipwb。柱形波導形成在所述金屬蜂窩結構內并且聯(lián)接到所述天線元件。所述波導可填充有介電材料。所述介電材料可針對以下特性來選擇，即在rf頻率下?lián)p耗低并且在rf頻率下具有正確的介電常數。介電材料可選擇為適應較低波導截止頻率和較小直徑的天線元件。此外，介電材料可選擇熱膨脹系數(cte)以匹配金屬蜂窩。介電材料可使用注塑或壓塑工藝形成在柱形波導開口內。在一些示例中，凹部沿著柱形開口的表面形成以將介電材料固定到波導中。

在一些示例中，額外aipwb層可用于提供內置測試和飛行中校準信號。進一步，內置測試可集成到sige集成電路中以提供自檢能力。使用內置測試和飛行中校準減少了在子陣列片組件水平下100％測試的需要，同時仍維持穩(wěn)健的系統(tǒng)測試程序使之轉變?yōu)轱@著的成本節(jié)省。

一般而言，aipwb利用更成本有效的子陣列大小(例如，布置成8×8矩陣的64個元件)，以便實現大陣列大小。子陣列片組件是各種各樣技術的整合，以提高性能和功能性，同時減少使子陣列尺寸和覆蓋區(qū)域變化的可擴展構筑塊的成本、大小、重量和電源，以優(yōu)化集成相控陣列天線的制作、組裝、可制造性和測試。

在一個示例中，pwb可設置成包括多個集成電路管芯和天線元件。集成電路管芯由延伸穿過pwb的多個層的導電過孔聯(lián)接到天線元件。延伸穿過第一子組層的第一導電過孔聯(lián)接到所述集成電路管芯。延伸穿過第二子組層的第二導電過孔聯(lián)接到所述天線元件。所述第二導電過孔從所述第一導電過孔偏移并且由所述pwb的層上的導電跡線聯(lián)接到所述第一導電過孔。

在另一示例中，子陣列片組件可設置成包括大致平面的pwb以及聯(lián)接到所述pwb的第一表面的一個或多個集成電路管芯。至少四個天線元件以方形柵格網格布置在所述pwb的第二表面上。單個集成電路管芯經由所述pwb的層電聯(lián)接到四個天線元件中的每個天線元件。

圖1圖示了根據本公開一個示例的相控陣列天線系統(tǒng)100的外部視圖。相控陣列天線系統(tǒng)100可用于根據本文中描述的各種技術發(fā)射和接收射頻(rf)通信或雷達信號。相控陣列天線系統(tǒng)100可用在各種各樣的平臺上，諸如陸基、飛機或天基平臺。相控陣列天線系統(tǒng)100包括發(fā)射天線孔口102和接收天線孔口103。在一些示例中，發(fā)射天線孔口102可包括2048個發(fā)射元件，并且接收天線孔口可包括2688個接收元件。相控陣列天線系統(tǒng)100可包括孔口殼體106，該孔口殼體106包括一個或多個安裝凸緣108用于將相控陣列天線系統(tǒng)100牢固地安裝到平臺(例如，飛機天線整流罩)?？卓跉んw106可包括金屬蜂窩結構107以及形成在金屬蜂窩結構107內的多個柱形波導105。金屬蜂窩結構107的金屬可包括鋁，其采取純鋁或鋁合金的形式。在一些示例中，波導105可構造為矩形、方形或適合波導105的任何其它形狀。數據和電源饋通連接器109針對發(fā)射天線孔口102和接收天線孔口103中的每者被設置成接收和發(fā)射數據，并且接收來自外部源的功率。在一些示例中，設置了圓形凸緣安裝連接器109，然而，其它類型的數據和電源連接器是可能的。同軸rf饋通連接器119針對發(fā)射天線孔口102和接收天線孔口103中的每者而設置。相控陣列天線系統(tǒng)100提供共享的孔口緊湊雷達和通信天線架構，以提供性能、大小和重量優(yōu)點。

圖2圖示了根據本公開一個示例的相控陣列天線系統(tǒng)100的分解圖。相控陣列天線系統(tǒng)100可包括：孔口組件201、包括接收相控陣列天線子系統(tǒng)211和發(fā)射相控陣列天線子系統(tǒng)215的天線陣列202、冷板組件204、陣列分布組件206以及蓋208。

如本文中描述的，孔口組件201可包括孔口殼體106，該孔口殼體106整合有金屬蜂窩結構107以及形成在金屬蜂窩結構107內的多個柱形波導105。在一些示例中，柱形波導105可填充有如本文中描述的介電材料。在一些示例中，介電材料可選擇為適應性能改進。例如，掃描寬角度的改進和頻率帶寬的增加可能需要性能適應與這種改進關聯(lián)的波導截止頻率和元件直徑的改變的介電材料。

如圖2所示，天線陣列202包括接收相控陣列天線214和發(fā)射相控陣列天線218。接收相控陣列天線214和發(fā)射相控陣列天線218均包括多個相控陣列天線子陣列片組件。在一些示例中，接收相控陣列天線214包括42個接收相控陣列天線子陣列片組件224。在一些示例中，發(fā)射相控陣列天線218包括32個發(fā)射相控陣列天線子陣列片組件228。在接收相控陣列天線214和發(fā)射相控陣列天線218的其它示例中，更多或更少的子陣列片組件是可能的。在這方面，相控陣列子陣列片組件(例如，接收相控陣列天線子陣列片組件224和/或發(fā)射相控陣列天線子陣列片組件228)形成供大型相控陣列天線中使用的可擴展構筑塊。

在圖2所示的示例中，冷板組件204包括接收冷板213和發(fā)射冷板217。冷板組件204可構造成聯(lián)接到第一表面上的天線陣列202和第二表面上的陣列分布組件206。冷板組件204可構造成為每個相聯(lián)接的天線陣列202和陣列分布組件206維持安全操作溫度。在一些示例中，來自天線陣列202和/或陣列分布組件206的余熱可被動地傳遞到冷板組件204。在其它示例中，冷板組件204可形成有溝槽以接受流體，以便主動地冷卻天線陣列202和/或陣列分布組件206。接收冷板213可聯(lián)接到第一表面上的接收相控陣列天線214和第二表面上的接收陣列分布印刷線路板(pwb)212。發(fā)射冷板217可聯(lián)接到第一表面上的發(fā)射相控陣列天線218和第二表面上的發(fā)射陣列分布印刷線路板(pwb)216。形成為穿過接收冷板213和發(fā)射冷板217的多個開口209可接受連接器，如本文中描述的，該連接器被構造成提供天線陣列202與陣列分布組件206之間的電氣接口。

在圖2所示的示例中，相控陣列天線系統(tǒng)100包括陣列分布組件206。陣列分布組件206包括接收陣列分布pwb212和發(fā)射陣列分布pwb216，用以為天線陣列202提供電源、數據、時鐘和/或控制信號。在這方面，接收陣列分布pwb212的電源和控制電路222可為接收相控陣列天線214的每個接收子陣列片組件224提供rf、直流電源和控制信號。

此外，電源和控制電路222可提供控制器230，以與接收子陣列片組件224的集成電路管芯對接。例如，控制器230可包括微處理器、邏輯裝置(例如，構造成執(zhí)行處理操作的可編程邏輯裝置)、數字信號處理(dsp)裝置、用于存儲可執(zhí)行指令(例如，軟件、固件或其它指令)的一個或多個存儲器和/或任何其它適當組合的用于執(zhí)行指令以執(zhí)行本文中描述的任何各種操作的處理裝置和/或存儲器。

電源和控制電路222的控制器230可聯(lián)接到形成在集成電路管芯(例如，圖5的集成電路管芯540)內的內置測試電路(例如，圖11的內置測試電路1162)。在一些示例中，內置測試電路可提供基本上類似于系統(tǒng)信號的測試信號。在這方面，內置測試電路可構造成為集成電路管芯540提供第一測試信號(1101a至1101c)并且接收來自集成電路管芯540的第二測試信號(1102a至1102d)?？刂破?30接收第二測試信號以與基準第二測試信號比較。此外，飛行中校準電路(例如，圖11的飛行中校準電路1164)可形成在集成電路管芯540內。飛行中校準電路可構造成響應于經由第一導電過孔接收的信號來調節(jié)系統(tǒng)的操作。在集成電路管芯540內提供內置測試和飛行中校準能力允許實時地監(jiān)控重要性能參數并且在早期檢測到性能降低，這提供了測試和操作相控陣列天線系統(tǒng)100的成本節(jié)省。

rf轉換器223可設置成將從接收子陣列片組件224接收的射頻(rf)信號轉換為中間頻率(if)信號并且經由同軸rf饋通連接器119將接收陣列分布pwb212的if信號分布到其它系統(tǒng)。接收陣列分布pwb212可包括波束控制電路227，用于處理從接收子陣列片組件224接收的偏振rf信號(例如，圖11的偏振rf信號1102a-1102b)。

發(fā)射陣列分布pwb216可包括電源和控制電路226，用于為發(fā)射相控陣列天線218的每個發(fā)射子陣列片組件228提供rf、直流電源和控制信號。電源和控制電路226可提供控制器231，用以與發(fā)射子陣列片組件228的集成電路管芯(例如，圖5的集成電路管芯540)對接。如本文中描述的，控制器231類似于電源和控制電路222的控制器230。如本文中描述的，電源和控制電路226的控制器231可聯(lián)接到形成在集成電路管芯內的內置測試電路，以接收來自集成電路管芯的測試信號使之與基準測試信號比較。

此外，rf轉換器229可構造成將經由同軸rf饋通連接器119從其它系統(tǒng)接收的if信號轉換為rf信號并且為發(fā)射子陣列片組件228提供轉換后的rf信號以進行波束成形操作和發(fā)射。接口連接器219可設置成將發(fā)射陣列分布pwb216電聯(lián)接到接收陣列分布pwb212。

如圖2所示，相控陣列天線系統(tǒng)100包括蓋208，用以防止環(huán)境污染并且提供電磁干擾(emi)封閉。

在圖2所示的示例中，相控陣列天線系統(tǒng)100包括接收相控陣列天線子系統(tǒng)211和發(fā)射相控陣列天線子系統(tǒng)215。如本文中描述的，接收相控陣列天線子系統(tǒng)211包括接收陣列分布pwb212、接收冷板213和接收相控陣列天線214，接收相控陣列天線214包括42個接收子陣列片組件224。如本文中描述的，發(fā)射相控陣列天線子系統(tǒng)215包括發(fā)射陣列分布pwb216、發(fā)射冷板217和發(fā)射相控陣列天線218，發(fā)射相控陣列天線218包括32個發(fā)射子陣列片組件228。在這方面，接收相控陣列天線子系統(tǒng)211和發(fā)射相控陣列天線子系統(tǒng)215提供了緊湊式完全集成的多功能相控陣列天線系統(tǒng)100，將所有的電子器件、電源、控制裝置和rf連接裝配至天線整流罩覆蓋區(qū)域內的陣列或者從該陣列裝配。相控陣列天線系統(tǒng)100實現了將多種技術整合到最少數量的零件中，以減少相控陣列天線的制造過程、組裝時間和每個元件成本。

圖3圖示了根據本公開一個示例對接到陣列分布印刷線路板(pwb)的集成天線的印刷線路板(aipwb)的分解圖。如圖3所示，孔口組件201整合有金屬蜂窩結構107以及形成在金屬蜂窩結構107內的多個柱形波導105(如本文中描述的)。此外，圖3包括天線陣列202，該天線陣列202具有接收相控陣列天線214和發(fā)射相控陣列天線218。接收相控陣列天線214包括多個接收子陣列片組件224(例如，接收集成天線的印刷線路板)，并且發(fā)射相控陣列天線218包括多個發(fā)射子陣列片組件228(例如，發(fā)射集成天線的印刷線路板)。如本文中描述的，發(fā)射子陣列片組件228和接收子陣列片組件224均可由aipwb(例如，圖5的aipwb525)形成。發(fā)射子陣列片組件228和接收子陣列片組件224均可包括接口連接器309，該接口連接器309被構造成提供分別對接至發(fā)射陣列分布pwb216和接收陣列分布pwb212的電氣接口。

例如，接口連接器309可聯(lián)接到發(fā)射子陣列片組件228。接口連接器309可延伸穿過發(fā)射冷板217中的開口209，以聯(lián)接到發(fā)射陣列分布pwb216。在這方面，發(fā)射陣列分布pwb216的電源和控制電路226可經由接口連接器309為發(fā)射子陣列片組件228提供rf、直流電源和控制信號。接口連接器309可聯(lián)接到接收子陣列片組件224。接口連接器309可延伸穿過接收冷板213中的開口209，以聯(lián)接到接收陣列分布pwb212。此外，接收陣列分布pwb212的電源和控制電路229可經由接口連接器309為接收子陣列片組件224提供rf、直流電源和控制信號。

圖4圖示了根據本公開一個示例從圖2的相控陣列天線系統(tǒng)100的任一條線4-4或4’-4’截取的橫截面視圖。例如，圖4示出了由aipwb525形成的多個相控陣列天線子陣列片組件224/228以及孔口殼體106，該孔口殼體106包括聯(lián)接到多個子陣列片組件224/228的多個波導105。陣列分布印刷線路板212/216可聯(lián)接到多個子陣列片組件。冷板213/217可配置在陣列分布pwb212/216與多個子陣列片組件224/228之間。

在圖4所示的示例中，接口連接器309可延伸穿過冷板213/217中的開口209，以聯(lián)接到陣列分布pwb212/216。陣列分布pwb212/216的電源和控制電路222/226可經由接口連接器309為子陣列片組件224/228提供rf、直流電源和控制信號。

孔口殼體106可包括金屬蜂窩結構107以及形成在金屬蜂窩結構107內的多個柱形波導105。如本文中描述的，柱形波導105可聯(lián)接到子陣列片組件224/228，以提供用于由子陣列片組件224/228接收和/或發(fā)射的rf信號的傳播路徑。

在一些示例中，相控陣列天線系統(tǒng)100使用分別用于發(fā)射天線子系統(tǒng)211和接收天線子系統(tǒng)215兩者的類似的結構化途徑。構建和集成子陣列片組件224/228的該結構化途徑允許xy笛卡爾坐標平面方向的陣列生長。

圖5圖示了根據本公開一個示例的圖4的aipwb525的細節(jié)。如圖所示子陣列片組件202包括：印刷線路板(pwb)525(例如，aipwb)，其包括多個層527/529；多個集成電路管芯540(單獨標記為540a至540d)，其聯(lián)接到pwb525的第一表面503；以及多個天線元件(例如，圖6的天線元件660)，其聯(lián)接到pwb525的第二表面504。

在一些示例中，aipwb525可由使用預浸料/銅芯的射頻(rf)可兼容介電材料制作。aipwb525的上三層(例如，層一至層三)可形成第一子組層527。在一些示例中，層527可由薄預浸料/銅形成并且包括延伸穿過層527的多個第一導電過孔510(單獨標記為510a至510f)，以提供改進的尺寸精度以及管芯與精細間距的焊料凸塊的直接附接。在一些示例中，集成電路管芯540的多個焊料凸塊541(單獨標記為541a至541d)可間隔300微米間距。焊料凸塊541之間的布局可能需要四毫米跡線和4毫米空間。通過使用用于層527的薄預浸料/銅，aipwb525可適應間距、跡線和空間要求，以將集成電路管芯540附接和電氣連接到aipwb525。在這方面，具有第一直徑的第一導電過孔510(例如，激光鉆孔的微過孔)可聯(lián)接到集成電路管芯540并且延伸穿過層527。

aipwb525的下二十層(例如，層四至層二十三)可形成第二子組層529。在一些示例中，多個第二導電過孔520(單獨標記為520a至520f)可延伸穿過層529。在一些示例中，用于層529的預浸料/銅可厚于用于層527的預浸料/銅，以適應更大直徑的過孔。在這方面，第二導電過孔520(例如，直徑大于激光鉆孔的微過孔的鍍覆過孔)具有大于第一直徑的第二直徑，并且從第一導電過孔510偏移，可延伸穿過第二層529，并且可聯(lián)接到天線元件660。aipwb525的多個導電跡線(單獨標記為530a至530f)可將多個第一導電過孔510聯(lián)接到公共層上的多個第二導電過孔520，以將集成電路管芯540電聯(lián)接到天線元件660。

第二導電過孔520可從第一導電過孔510偏移，以向集成電路管芯540提供熱機械應力釋放。由于聯(lián)接的較大導電過孔未偏移的構造中熱膨脹系數(cte)不匹配，機械和熱應力可在集成電路管芯的焊料凸塊541處造成對第一導電過孔510的焊接接頭的故障。因此，偏移的第二導電過孔520和集成的導電跡線530使應變與焊接接頭解耦，從而允許穩(wěn)健而高度可靠的電氣連接。

在一些示例中，內插式印刷線路板(pwb)560(單獨標記為560a至560d)可將集成電路管芯540聯(lián)接到aipwb525。內插式pwb560可提供將不同管芯幾何形狀和/或輸入/輸出引腳分配的集成電路管芯540連接到公共aipwb525焊盤圖案的適應性。此外，內插式pwb560可為集成電路管芯540提供有效的散熱器，從而增加集成電路管芯540的熱循環(huán)可靠性。例如，集成電路管芯540可以是包括多個焊料凸塊541的倒裝芯片。所述多個焊料凸塊541可電氣且機械地聯(lián)接到內插式pwb560的第一表面507。集成電路管芯540可結合到內插式pwb560，并且底部填充材料543可施加在集成電路管芯540的第一表面608與內插式pwb560的第一表面507之間的區(qū)域507a中。內插式pwb560的第二表面508可包括聯(lián)接到aipwb525的第一表面503的球柵陣列(bga)561(單獨標記為561a至561d)，并且bga中的至少一個球561電聯(lián)接到第一導電過孔510。

在一些示例中，aipwb525可包括延伸穿過層529的多個接地過孔550。如本文中描述的，接地過孔550可制作為鍍覆過孔并且繞第二導電過孔520的周界分布，以提供圍繞第二導電過孔520的波導籠(例如，圖6的波導籠651)。接地過孔550可如示出地由背鉆535a背鉆，以去除接地過孔550的未使用區(qū)段。背鉆535(單獨標記為535a至535d)使信號樁最少化并且減少了寄生信號的數量。

在一些示例中，孔口殼體106可包括金屬蜂窩結構107。多個柱形波導105可形成在金屬蜂窩結構107內，以提供傳播路徑來發(fā)射和接收電磁信號。在這方面，每個柱形波導105均可形成有aipwb波導(例如，圖6的aipwb波導601)的半徑基本相等的半徑并且從金屬蜂窩結構107的頂表面502延伸到底表面501。在一些示例中，凹部516a和516b可分別沿著表面505和506形成。在其它示例中，可形成更多或更少的凹部516。

在一些示例中，柱形波導105以及凹部516a和516b可填充有介電材料。介電材料可針對以下特性來選擇，即在rf頻率下?lián)p耗低并且具有與aipwb525的介電常數基本相等的介電常數。此外，介電材料可選擇為使熱膨脹系數(cte)基本上等于金屬蜂窩結構107的cte。介電材料可使用注塑或壓塑工藝形成在柱形波導105的開口內。在一些示例中，填充的凹部516a和516b將介電材料機械地固定到柱形波導105，以防止熱和/或機械應力造成介電材料在波導105內移位。金屬蜂窩107可在表面504處聯(lián)接到aipwb525，并且每個柱形波導105均可聯(lián)接到多個aipwb波導601中的對應波導。

在一些示例中，寬角度阻抗匹配(waim)材料層563可配置在柱形波導105上，以優(yōu)化相控陣列天線系統(tǒng)100與自由空間之間的阻抗匹配，從而允許將相控陣列天線系統(tǒng)100掃描寬角度。在這方面，多個寬角度阻抗匹配(waim)材料層563可配置在多個柱形波導105的暴露表面509和金屬蜂窩結構107的外表面501上。

在一些示例中，aipwb525可包括蓋和密封環(huán)512，以提供環(huán)境污染保護和emi屏蔽。蓋和密封環(huán)512可形成有單獨的空腔，為每個集成電路管芯540提供封閉，以減少emi并且在緊湊的aipwb525容積中維持天線性能。

如圖5所示，aipwb525是各種各樣技術的整合，以提高性能和功能性，同時減少可使子陣列尺寸和覆蓋區(qū)域變化的可擴展構筑塊的成本、大小、重量和功率，以優(yōu)化集成相控陣列天線系統(tǒng)100的制作、組裝、可制造性和測試。

圖6圖示了根據本公開另一示例的圖4的aipwb525的細節(jié)。圖6提供了本文先前所討論的圖4的各種特征，其可形成本示例的一部分。特別是，圖6圖示了根據本公開一個示例經由aipwb525連接到天線元件660的集成電路管芯540的橫截面視圖。

在圖6所示的示例中，aipwb525可包括aipwb波導601(單獨標記為601a至601b)。如本文中描述的，aipwb波導601可由多個鍍覆通孔過孔(例如，接地過孔550)形成，其從層529延伸到底表面504以形成aipwb525內的波導籠651。aipwb波導601可包括構造成接收和/或發(fā)射rf信號的天線元件660。

在一些示例中，集成電路管芯540e可構造為包括多個焊料凸塊541(單獨標記為541h至541k)的倒裝芯片，所述多個焊料凸塊541電氣且機械地聯(lián)接到aipwb525的第一表面503。集成電路管芯540e可粘合地結合到aipwb525的第一表面503，并且底部填充材料543可施加在aipwb525的表面503與集成電路管芯540e的表面608之間。在一些示例中，底部填充543可使用液體毛細管流動過程來施加。在其它示例中，底部填充543可使用助熔過程來施加，然而，用于施加底部填充543的其它工藝是可能的。至少一個焊料凸塊541可電聯(lián)接到延伸穿過層527的第一導電過孔510。

第二導電過孔520(單獨標記為520h至520k)可從第一導電過孔510偏移，并且可延伸穿過第二子組層529以聯(lián)接到天線元件660(例如，660a和660b)。aipwb525的導電跡線530(單獨標記為530h至530k)可聯(lián)接公共aipwb層上的第一過孔和第二過孔。如本文中描述的，第二導電過孔520可從第一導電過孔510偏移，以向集成電路管芯540e提供熱機械應力釋放。

在一些示例中，天線元件660可構造成提供正交rf信號。在這方面，如本文中描述的，集成電路管芯540e可選擇從天線元件660a和/或660b接收的rf信號的偏振(例如，線性偏振、右旋圓偏振或左旋圓偏振)。

圖7圖示了根據本公開一個示例聯(lián)接到柱形波導105的aipwb波導601的視圖。圖7提供了本文先前所討論的圖4的各種特征，其可形成本示例的一部分。柱形波導105在圖7中是無陰影而透明的，以示出aipwb波導601的額外特征。aipwb波導601可形成在aipwb525的層529內。在一些示例中，二十四個接地過孔550可延伸穿過層529并且可繞第二導電過孔520(單獨標記為520l至520m)的周界分布，以提供圍繞第二導電過孔520的波導籠651c。第二導電過孔520可延伸穿過層529并且電聯(lián)接到配置在aipwb525的底表面504上的天線元件660c。柱形波導105可在aipwb525的底表面504處聯(lián)接到波導籠651c。在這方面，子陣列片組件波導可由聯(lián)接到柱形波導105的aipwb波導601形成。

如本文中描述的，接地過孔550(單獨標記為550a至550d)可在層529上重復使用，以衰減形成在aipwb波導601的間隙區(qū)域之間的層上的rf分布電路內的射頻干擾(rfi)。通過重復使用過孔，六十四個天線元件子陣列片組件內的總過孔數減少可提供不太復雜且更成本有效的aipwb525。例如，通過重復使用接地過孔550，aipwb525的過孔數可減少大約一千五百個過孔。

圖8圖示了根據本公開的又一示例的圖4的aipwb的細節(jié)。圖8提供了本文先前所討論的圖4的各種特征，其可形成本示例的一部分。在一些示例中，如圖8所示，aipwb525包括23個金屬層(例如，第一層527和第二層529的組合)。在一些示例中，金屬層是銅；然而，用于微波頻率應用的其它金屬也會是可能的。aipwb還可包括多個介電層。介電層可使用介電常數適合微波頻率應用的介電材料而形成。在一些示例中，購自rogerscorporationofbrooklynconnecticut的rogers2929bondply可用在aipwb525的構建中。用于形成aipwb525的多個金屬層和介電層可能僅需要使用行業(yè)標準pwb處理技術的兩個疊層序列。常規(guī)pwb可能需要三個以上疊層序列。與常規(guī)相控陣列天線印刷線路板所需的大約三萬八千個過孔比較，aipwb525可能需要大約四千個過孔。在這方面，優(yōu)于常規(guī)工藝和技術的這些改進提供了aipwb制作成本的顯著降低。如圖8所示，第一導電過孔510l可形成在層527上。第二導電過孔520(單獨標記為520n至520p)可形成在層529上。

aipwb525可包括rf分布層860(單獨標記為860a至860c)，該rf分布層860形成在aipwb525的層529內，以提供aipwb525內的rf分布網絡。通過將rf分布層860實施在層529內，用于延伸穿過層529的波導籠651的接地過孔550e可重復使用，以減少rf分布層860內的射頻干擾。

圖9圖示了根據本公開一個示例的aipwb525的rf分布層900的視圖。在圖9所示的示例中，rf分布層900可構造在aipwb525的一個或多個層(例如，rf分布層860a至860c)上。rf分布層900可實施為組合多個偏振rf信號(例如，圖11c的偏振rf信號1102a和/或1102b)，以提供單個子陣列片組件的偏振rf信號。在這方面，rf分布層900可包括多個rf分布過孔925，所述多個rf分布過孔925實施為將所述多個偏振rf信號1102a和/或1102b聯(lián)接到形成在rf分布層900上的多個導電跡線935。在一些示例中，多個導電跡線935可形成為受控阻抗的導電跡線935(例如，50歐姆受控阻抗跡線和/或100歐姆受控阻抗跡線)，該受控阻抗的導電跡線935被構造成為組合器電路945提供成對偏振rf信號1102a和/或1102b。在一些示例中，受控阻抗的導電跡線935可構造為帶狀導體，然而，其它類型的導體是可能的，諸如嵌入式微帶。連續(xù)組合的成對偏振rf信號1102a和/或1102b可進一步組合，以在rf分布層900的過孔955處提供單個組合的偏振rf信號1102。

圖10a圖示了根據本公開一個示例的子陣列片組件(例如，接收子陣列片組件224和/或發(fā)射子陣列片組件228)的視圖。在圖10a所示的示例中，子陣列片組件可實施為六十四個天線元件的接收子陣列片組件224，包括aipwb525和多個集成電路管芯540，所述多個集成電路管芯540聯(lián)接到布置成8×8方形柵格的多個天線元件660。在示出的示例中，四個天線元件660布置成方形柵格網格1001，并且四個天線元件660均聯(lián)接到集成電路管芯540。第一導電過孔和第二導電過孔(例如，分別是510和520)可將集成電路管芯540聯(lián)接到四個天線元件660中的每個天線元件，以接收來自天線元件660的rf信號。rf分布導體1035可將集成電路管芯540的偏振rf信號1102a和/或1102b電聯(lián)接到rf分布層900。在一些示例中，rf分布導體1035可構造為帶狀導體，然而，其它類型的導體是可能的，諸如微帶。在其它示例中，rf分布導體1035可以是同軸線纜。rf分布層900可組合多個偏振的rf輸出信號1102a和/或1102b以形成單個組合的偏振rf信號1102，并且為相控陣列天線組件100的陣列分布組件206提供單個組合的偏振rf信號1102以進行波束控制操作。

圖10b圖示了根據本公開一個示例的發(fā)射相控陣列天線218的視圖。在圖10b所示的示例中，發(fā)射相控陣列天線218包括32個/64個天線元件的發(fā)射子陣列片組件228。圖10c圖示了根據本公開一個示例的接收相控陣列天線214的視圖。在圖10c所示的示例中，接收相控陣列天線214包括42個/64個天線元件的接收子陣列片組件224。在這方面，子陣列片組件是相控陣列天線系統(tǒng)100的基本構筑塊。接收子陣列片組件224和發(fā)射子陣列片組件228提供了能在xy笛卡爾坐標平面方向上復制以形成較大集成相控陣列孔口的可擴展片組件。

圖11a圖示了根據本公開一個示例連接到天線元件660的集成電路管芯540。在圖11a所示的示例中，四個天線元件660(單獨標記為660d至660g)可布置成方形柵格網格(例如，方形柵格網格1001)。第一導電過孔和第二導電過孔(例如，分別是510和520)可將集成電路管芯540聯(lián)接到四個天線元件660中的每個天線元件。在示出的示例中，每個天線元件660d至660g均可為集成電路管芯540的輸入端口1141提供豎直rf信號并且為集成電路管芯540的輸入端口1142提供水平rf信號。豎直rf信號和水平rf信號的每個天線元件660均可經由對應的第一導電過孔510和第二導電過孔520聯(lián)接到集成電路管芯540。

圖11b圖示了根據本公開一個示例的集成電路管芯540的分解圖。在一些示例中，集成電路管芯540可由硅鍺合金(sige)材料制作。在其它示例中，集成電路管芯540可由互補金屬氧化物半導體(cmos)、雙極/互補金屬氧化物半導體(bicmos)或用于制作rf電路的任何其它適當的半導體技術制作。通過使用sige，aipwb525上集成電路管芯540所需的面積可減少，從而允許方形柵格1001實施。

集成電路管芯540可提供用于四個天線元件660d至660g的波束成形電路。例如，圖11b圖示了集成電路管芯540的接收子陣列片組件224實施方案，其包括豎直rf信號輸入端口1141d至1141g和水平rf信號輸入端口1142d至1142g(對應于天線元件660d至660g)。

圖11c圖示了根據本公開一個示例的接收元件電子器件1150。集成電路管芯540的接收子陣列片組件224實施方案包括四個接收元件電子器件1150波束成形電路。豎直rf信號可由天線元件660提供并且可在接收元件電子器件1150的輸入端口1141處接收。豎直rf信號可被放大并且由分離器電路1143分割，設定為由偏振電路1144偏振、由組合器電路1145組合以及由波束方向電路1146相移和放大。豎直偏振rf信號可在集成電路管芯540的輸出1147處提供。以類似的方式，水平rf信號可由天線元件660提供并且可在輸入端口1142處接收。水平rf信號可被放大并且由分離器電路1143分割，設定為由偏振電路1144偏振、由組合器電路1145組合以及由波束方向電路1146相移和放大。水平偏振rf信號可在集成電路管芯540的輸出1148處提供。

偏振電路1144可選擇性地偏振豎直rf信號和水平rf信號。偏振可設定為線性偏振和/或圓偏振。圓偏振可包括右旋圓偏振和左旋圓偏振。在這方面，集成電路管芯540的四個接收元件電子器件1150均為兩個偏振rf信號1102a和1102b在接收元件電子器件的輸出端口1147和1148處提供可獨立選擇的偏振。

圖11d圖示了根據本公開示例的發(fā)射元件電子器件1160。集成電路管芯540的發(fā)射子陣列片組件228實施方案包括四個發(fā)射元件電子器件1160的波束成形電路。在一些示例中，rf信號1101c可由陣列分布組件206的rf轉換器229提供并且可接收在發(fā)射元件電子器件1160的輸入端口1151處。rf信號1101c可由可變衰減電路1152衰減、由分離器電路1153分割為兩個rf信號以及由右旋圓偏振電路1154和/或左旋圓偏振電路1155偏振。

發(fā)射元件電子器件1160可構造成分別在發(fā)射元件電子器件的輸出端口1158和1159處發(fā)射右旋圓偏振的(rhcp)rf信號1102c和1102d。在一些示例中，當左旋圓偏振驅動器級1157關閉時，發(fā)射元件電子器件1160可發(fā)射rhcp。

發(fā)射元件電子器件1160可構造成分別在發(fā)射元件電子器件的輸出端口1158和1159處發(fā)射左旋圓偏振(lhcp)的rf信號1102c和1102d。在一些示例中，當rhcp驅動器級1156關閉時，發(fā)射元件電子器件1160可發(fā)射lhcp。當驅動器級1156和1157分別在lhcp和rhcp操作期間選擇性地關閉時，可維持輸出端口1158和1159處的匹配負載。

在一些示例中，當所有驅動器級(例如，lhcp和rhcp驅動器級)打開并完全偏置時，發(fā)射元件電子器件1160分別在發(fā)射元件電子器件的輸出端口1158和1159處發(fā)射任意線性偏振rf信號1102c和1102d，取向取決于rhcp和lhcp信號的相對相移。

圖12a圖示了根據本公開一個示例使用相控陣列天線100的接收子陣列片組件224的過程。

在框1205中，多個rf信號1101(例如，1101a和1101b)可由多個天線元件660接收。在框1210中，每個天線元件660均可構造成對應地經由第二導電過孔520和第一導電過孔510為集成電路管芯540提供rf信號1101a和1101b。rf信號1101a和1101b可沿著包括第二導電過孔520、導電跡線530、第一導電過孔510并且聯(lián)接到集成電路管芯540的導電路徑從天線元件660傳遞。

在框1215中，rf信號1101a和1101b可分別接收于集成電路管芯540的輸入端口1141和1142處，并且集成電路管芯540可構造成將rf信號1101a和1101b轉換為偏振rf信號1102a和1102b。rf信號1101a和1101b可選擇性地偏振至右旋圓偏振、左旋圓偏振和/或線性偏振。在框1220中，集成電路管芯540可分別在輸出端口1147和1148處提供偏振rf信號1102a和1102b。偏振rf信號1102a和1102b可耦合到aipwb525的rf分布層900，以與接收子陣列片組件224內的多個偏振rf信號1102組合而產生單個組合的偏振rf信號1102。單個組合的偏振rf信號1102可耦合到相控陣列天線組件100的接收陣列分布pwb212以進行波束控制操作。

圖12b圖示了根據本公開一個示例使用相控陣列天線100的發(fā)射子陣列片組件228的過程。在框1225中，rf信號1101c可由陣列分布組件206的rf轉換器229提供并且耦合到集成電路管芯540的輸入端口1151。在框1230中，rf信號1101c可分割為兩個rf信號并且由集成電路管芯540選擇性地偏振。分割的rf信號可選擇性地偏振至右旋圓偏振、左旋圓偏振和/或任意線性偏振。

在框1235中，偏振rf信號1102c和1102d可分別沿著包括第一導電過孔510、導電跡線530、第二導電過孔520并且聯(lián)接到天線元件660的導電路徑從集成電路管芯540的輸出端口1158和1159傳遞。在框1240中，天線元件660可發(fā)射偏振rf信號1102c和1102d。

圖13圖示了根據本公開一個示例提供相控陣列天線100的子陣列片組件(例如，接收子陣列片組件224和/或發(fā)射子陣列片組件228)的過程。在框1305中，可提供多個pwb525層。在框1310中，多個第一導電過孔510可形成在第一子組層527內，并且多個第二導電過孔520可形成在第二子組層529內。第二導電過孔520可從第一導電過孔510偏移以向集成電路管芯540提供熱機械應力釋放。多個接地過孔550可形成為延伸穿過第二子組層529并且繞第二導電過孔520的周界分布，以提供圍繞第二導電過孔520的波導籠651。

在框1315中，多個第一導電過孔510和第二導電過孔520可由形成在pwb層上的多個導電跡線530電聯(lián)接。

在框1320中，可提供多個rf分布層900，其包括聯(lián)接到形成在層900上的多個組合器電路945的多個rf分布的受控阻抗導電跡線935。延伸穿過rf分布層900的多個接地過孔550可重復使用，以減少rf分布電路(例如，由聯(lián)接到組合器電路945的受控阻抗導電跡線935形成的rf分布電路)內的射頻干擾。

在框1325中，多個pwb層(例如，第一子組層527和第二子組層529)可被層壓而形成aipwb525。

在框1330中，多個集成電路管芯540可粘合地結合到aipwb525并且在集成電路管芯540的第一表面608與aipwb525的第一表面503之間的區(qū)域609中填充底部填充材料543。構造在集成電路管芯540的第一表面608上的多個焊料凸塊541可機械聯(lián)接到aipwb525的第一表面503。至少一個焊料凸塊541電聯(lián)接到延伸穿過第一子組層527的第一導電過孔510。

在一些示例中，集成電路管芯540可聯(lián)接到內插式印刷線路板(pwb)560的第一表面507并且在集成電路管芯540的表面608與內插式pwb560的表面507之間填充底部填充材料543。構造在內插式pwb560的第二表面508上的球柵陣列561可聯(lián)接到aipwb525的第一表面503。bga中的至少一個球561電聯(lián)接到第一導電過孔510。

在框1335中，多個天線元件660可聯(lián)接到aipwb525的第二表面504。天線元件660可聯(lián)接到相應一個第二導電過孔520。在框1340中，可提供孔口殼體106，其包括形成在孔口殼體106的金屬蜂窩結構107內的多個柱形波導105。每個柱形波導105的半徑基本上等于對應天線元件660的半徑。所述多個柱形波導105可聯(lián)接到所述多個天線元件660。

在框1345中，一個或多個凹部516(例如，516a和516b)可沿著多個波導105中的每個波導的表面505和506形成。在框1350中，多個柱形波導105和一個或多個凹部516可填充構造成使介電常數基本上等于aipwb525的介電常數的介電材料。在這方面，介電材料可在第二表面504處接觸aipwb525并且聯(lián)接到天線元件660，以提供連續(xù)的波導。填充的凹部516將介電材料機械地固定到波導105。

在一些示例中，介電材料可模制成基本上對應于柱形波導105和凹部516的形狀。模制的介電材料可放置到每個波導105中以填充波導105和凹部516。在一些示例中，介電材料可注入每個波導105中以填充波導105和凹部516。介電材料可使熱膨脹系數(cte)基本上等于金屬蜂窩結構107的cte。

在框1355中，孔口組件201、構造為接收子陣列片組件224和發(fā)射子陣列片組件228的多個aipwb525、冷板組件204、陣列分布組件206和蓋208可組裝而形成相控陣列天線系統(tǒng)100。

進一步，本公開包括根據以下條款的示例：

條款1、一種包括相控陣列天線子陣列片組件(224，228)的系統(tǒng)，所述相控陣列天線子陣列片組件包括：印刷線路板“pwb”(525)，其包括多個層(527，529)；集成電路管芯(540)，其聯(lián)接到所述pwb的第一表面(503)；天線元件(660)，其聯(lián)接到所述pwb的第二表面(504)；第一導電過孔(510)，其具有第一直徑，所述第一導電過孔聯(lián)接到所述集成電路管芯并且延伸穿過第一子組層(527)；第二導電過孔(520)，其具有大于所述第一直徑的第二直徑，所述第二導電過孔從所述第一導電過孔偏移、延伸穿過第二子組層(529)并且聯(lián)接到所述天線元件；所述pwb的導電跡線(530)，其聯(lián)接到所述第一導電過孔和第二導電過孔；并且其中，所述第二導電過孔的偏移為所述集成電路管芯提供了熱機械應力釋放。

條款2、根據條款1所述的系統(tǒng)，其中，所述集成電路管芯是倒裝芯片，所述倒裝芯片包括聯(lián)接到所述pwb的所述第一表面的多個焊料凸塊(541)；并且其中，至少一個所述焊料凸塊電聯(lián)接到所述第一導電過孔。

條款3、根據條款1所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進一步包括內插式印刷線路板“pwb”(560)，其中，所述集成電路管芯是倒裝芯片，所述倒裝芯片包括聯(lián)接到所述內插式pwb的第一表面(507)的多個焊料凸塊，其中，所述內插式pwb的第二表面(508)包括球柵陣列(561)，所述球柵陣列(561)聯(lián)接到所述pwb的所述第一表面，并且其中，至少一個所述球電聯(lián)接到所述第一導電過孔。

條款4、根據條款1所述的系統(tǒng)，其中，所述集成電路管芯被構造成提供經由所述第一導電過孔和第二導電過孔傳遞到所述天線元件的偏振射頻“rf”信號(1102c，1102d)。

條款5、根據條款4所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進一步包括：多個所述天線元件(660)；多個所述第一導電過孔和第二導電過孔(510，520)；并且其中，所述集成電路管芯被構造成提供經由所述第一導電過孔和第二導電過孔中的對應導電過孔傳遞到每個所述天線元件的對應偏振rf信號。

條款6、根據條款1所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進一步包括：內置測試電路(1162)，其形成在所述集成電路管芯內；控制器(230，231)，其聯(lián)接到所述內置測試電路；其中，所述內置測試電路被構造成向所述集成電路管芯提供第一測試信號(1101a至1101c)并且接收來自所述集成電路管芯的第二測試信號(1102a至1102d)；并且其中，所述控制器接收所述第二測試信號以與基準第二測試信號比較。

條款7、根據條款1所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進一步包括：飛行中校準電路(1164)，其形成在所述集成電路管芯內；并且其中，所述飛行中校準電路被構造成響應于經由所述第一導電過孔接收的信號來調節(jié)所述系統(tǒng)的操作。

條款8、根據條款1所述的系統(tǒng)，其中，所述天線元件被構造成提供經由所述第二導電過孔和第一導電過孔傳遞到所述集成電路管芯的rf信號(1101a，1101b)；并且其中，所述集成電路管芯被構造成將由所述天線元件提供的所述rf信號轉換為偏振rf信號(1102a，1102b)。

條款9、根據條款8所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進一步包括：多個天線元件(660)；多個第一導電過孔和第二導電過孔(510，520)；其中，每個天線元件均被構造成提供經由所述第二導電過孔和第一導電過孔中的對應導電過孔傳遞到所述集成電路管芯的rf信號(1101a，1101b)；并且其中，所述集成電路管芯被構造成將由每個天線元件提供的所述rf信號轉換為偏振rf信號(1102a，1102b)。

條款10、根據條款1所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進一步包括：金屬蜂窩結構(107)；多個柱形波導(105)，其形成在所述金屬蜂窩結構內，其中，每個柱形波導的半徑基本上等于對應天線元件的半徑；凹部(516a，516b)，其沿著每個所述柱形波導的表面(505，506)形成；并且其中，所述柱形波導和所述凹部填充有介電材料；并且其中，每個填充的凹部均將所述介電材料機械地固定到所述柱形波導。

條款11、根據條款10所述的系統(tǒng)，其中：所述介電材料的熱膨脹系數“cte”基本上等于所述金屬蜂窩結構的cte；并且所述介電材料的介電常數基本上等于所述pwb的介電常數。

條款12、根據條款10所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進一步包括多個寬角度阻抗匹配“waim”材料層(563)，所述多個waim材料層配置在所述多個柱形波導的暴露表面(509)和所述金屬蜂窩結構的外表面(501)上。

條款13、根據條款10所述的系統(tǒng)，其中，所述金屬蜂窩結構包括鋁。

條款14、根據條款1所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進一步包括：rf分布電路(935，945)，其形成在至少一個所述第二子組層上；多個接地過孔(550)，其延伸穿過所述第二子組層，所述多個接地過孔繞所述第二導電過孔的周界分布以提供圍繞所述第二導電過孔的波導籠(651)；并且其中，所述多個接地過孔進一步減少了所述rf分布電路內的射頻干擾“rfi”。

條款15、根據條款1所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進一步包括：多個相控陣列天線子陣列片組件(224，228)；孔口殼體(106)，其包括聯(lián)接到所述多個子陣列片組件的多個柱形波導；陣列分布印刷線路板“pwb”(212，216)，其聯(lián)接到所述多個子陣列片組件；以及冷板(213，217)，其配置在所述陣列分布pwb與所述多個子陣列片組件之間。

條款16、一種包括子陣列片組件(224，228)的系統(tǒng)，所述子陣列片組件包括：大致平面的印刷線路板“pwb”(525)，其包括多個層(527，529)；一個或多個集成電路管芯(540)，其聯(lián)接到所述pwb的第一表面(503)；至少四個天線元件(660d，660e，660f，660g)，其聯(lián)接到所述pwb的第二表面(504)，其中，所述至少四個天線元件在所述pwb上布置成方形柵格網格(1001)；并且其中，所述集成電路管芯經由所述層電聯(lián)接到所述四個天線元件中的每個天線元件。

條款17、根據條款16所述的系統(tǒng)，其中，所述集成電路管芯包括硅鍺合金。

條款18、根據條款16所述的系統(tǒng)，其中，所述集成電路管芯被構造成接收來自所述四個天線元件中的每個天線元件的rf信號(1101a，1101b)并且將對應rf信號轉換為偏振rf信號(1102a，1102b)。

條款19、根據條款16所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進一步包括：第一導電過孔(510)，其具有第一直徑、聯(lián)接到所述集成電路管芯并且延伸穿過第一子組層(527)；第二導電過孔(520)，其具有大于所述第一直徑的第二直徑，所述第二導電過孔從所述第一導電過孔偏移、延伸穿過第二子組層(529)并且聯(lián)接到所述天線元件；所述pwb的導電跡線(530)，其聯(lián)接到所述第一導電過孔和第二導電過孔；并且其中，所述第二導電過孔的偏移為所述集成電路管芯提供了熱機械應力釋放。

條款20、根據條款19所述的系統(tǒng)，其中，所述集成電路管芯是倒裝芯片，所述倒裝芯片包括聯(lián)接到所述pwb的所述第一表面的多個焊料凸塊(541)；并且其中，至少一個所述焊料凸塊電聯(lián)接到所述第一導電過孔。

條款21、根據條款19所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進一步包括：rf分布電路(935，945)，其形成在至少一個所述第二子組層上；多個接地過孔(550)，其延伸穿過所述第二子組層，所述多個接地過孔繞所述第二導電過孔的周界分布以提供圍繞所述第二導電過孔的波導籠(651)；并且其中，所述多個接地過孔進一步減少了所述rf分布電路內的射頻干擾“rfi”。

條款22、一種方法，所述方法包括：沿著在集成電路管芯(540)與天線元件(660)之間穿過印刷線路板“pwb”(525)的導電路徑(510，530，520)傳遞(1205，1210)rf信號，其中，所述導電路徑包括：具有第一直徑的第一導電過孔(510)，所述第一導電過孔聯(lián)接到所述集成電路管芯并且延伸穿過所述pwb的第一子組層(527)；具有大于所述第一直徑的第二直徑的第二導電過孔(520)，所述第二導電過孔從所述第一導電過孔偏移、延伸穿過所述pwb的第二子組層(529)并且聯(lián)接到所述天線元件；以及聯(lián)接到所述第一導電過孔和第二導電過孔的所述pwb的導電跡線(530)。

條款23、根據條款22所述的方法，其中，將所述集成電路管芯構造成提供經由所述第一導電過孔和第二導電過孔傳遞到所述天線元件的偏振射頻“rf”信號(1102c，1102d)。

條款24、根據條款23所述的方法，所述導電路徑進一步包括：多個所述天線元件；多個所述第一導電過孔和第二導電過孔；并且其中，將所述集成電路管芯構造成提供經由對應的所述第一導電過孔和第二導電過孔傳遞到每個所述天線元件的對應偏振rf信號。

條款25、根據條款22所述的方法，其中，將所述天線元件構造成提供經由所述第二導電過孔和第一導電過孔傳遞到所述集成電路管芯的射頻“rf”信號(1101a，1101b)；并且其中，將所述集成電路管芯構造成將由所述天線元件提供的所述rf信號轉換為偏振rf信號(1102a，1102b)。

條款26、根據條款25所述的方法，所述方法進一步包括：多個天線元件；多個第一導電過孔和第二導電過孔；并且其中，將每個天線元件均構造成提供經由所述第二導電過孔和第一導電過孔中的對應導電過孔傳遞到所述集成電路管芯的rf信號；并且其中，將所述集成電路管芯構造成將由每個天線元件提供的所述rf信號轉換為偏振rf信號。

條款27、一種方法，所述方法包括：提供(1305)包括多個層(527，529)的印刷線路板“pwb”(525)；提供(1330)聯(lián)接到所述pwb的第一表面(503)的集成電路管芯(540)；提供(1335)聯(lián)接到所述pwb的第二表面(504)的天線元件(660)；將所述集成電路管芯電聯(lián)接(1315，1330)到延伸穿過第一子組層(527)的第一導電過孔(510)；以及將所述第一導電過孔電聯(lián)接(1310，1315，1335)到第二導電過孔(520)，所述第二導電過孔從所述第一導電過孔偏移、延伸穿過第二子組層(529)并且聯(lián)接到所述天線元件。

條款28、根據條款27所述的方法，其中，提供集成電路管芯的步驟包括：將構造在所述集成電路管芯的第一表面(608)上的多個焊料凸塊(541)聯(lián)接(1330)到所述pwb的所述第一表面，其中，將至少一個所述焊料凸塊電聯(lián)接到所述第一導電過孔；以及底部填充(1330)所述集成電路管芯的第一表面與所述pwb的所述第一表面之間的區(qū)域(609)。

條款29、根據條款27所述的方法，其中，提供集成電路管芯的步驟包括：將構造在所述集成電路管芯的第一表面(608)上的多個焊料凸塊(541)聯(lián)接(1330)到內插式印刷線路板“pwb”(560)的第一表面(507)；底部填充(1330)所述集成電路管芯的所述第一表面與所述內插式pwb的所述第一表面之間的區(qū)域(507a)；以及將構造在所述內插式pwb的第二表面(508)上的球柵陣列“bga”(561)聯(lián)接(1330)到所述pwb的所述第一表面，其中，將所述bga中的至少一個所述球電聯(lián)接到所述第一導電過孔。

條款30、根據條款27所述的方法，所述方法進一步包括：提供(1335)金屬蜂窩結構(107)；將多個柱形波導(105)形成(1335)在所述金屬蜂窩結構內，其中，每個柱形波導的半徑基本上等于對應天線元件(660)的半徑；沿著每個所述柱形波導的表面(505，506)形成(1345)凹部(516a，516b)；用介電材料填充(1350)所述柱形波導和所述凹部，所述介電材料的介電常數基本上等于所述pwb的介電常數；并且其中，每個填充的凹部均將所述介電材料機械地固定到所述柱形波導。

條款31、根據條款27所述的方法，所述方法進一步包括：將rf分布電路(935，945)形成(1320)在至少一個所述第二子組層上；形成(1310)延伸穿過所述第二子組層的多個接地過孔(550)，所述多個接地過孔繞所述第二導電過孔的周界分布以提供圍繞所述第二導電過孔的波導籠(651)；并且其中，所述多個接地過孔進一步減少了所述rf分布電路內的射頻干擾“rfi”。

條款32、一種方法，所述方法包括：提供(1340)包括多個柱形波導(105)的金屬蜂窩結構(107)，將多個柱形波導構造成與多個相控陣列天線子陣列片組件(224，228)對接；沿著每個所述柱形波導的表面(505，506)形成(1345)凹部(516a，516b)；用介電材料填充(1345)所述柱形波導和所述凹部；并且其中，每個填充的凹部均將所述介電材料機械地固定到所述柱形波導。

條款33、根據條款32所述的方法，其中，所述金屬蜂窩結構包括鋁。

條款34、根據條款32所述的方法，所述方法進一步包括：將多個天線元件(660)聯(lián)接到所述多個柱形波導，其中，每個柱形波導的半徑基本上等于對應天線元件的半徑。

條款35、根據條款32所述的方法，其中，所述介電材料接觸每個所述子陣列片組件的印刷線路板“pwb”(525)，其中，填充所述柱形波導的步驟進一步包括：將介電材料模制(1350)成基本上對應于所述柱形波導和所述凹部的形狀，其中，所述介電材料的熱膨脹系數“cte”基本上等于所述金屬蜂窩結構的cte，并且其中，所述介電材料的介電常數基本上等于所述pwb的介電常數；以及將模制的介電材料放置(1350)到每個所述柱形波導中以填充所述柱形波導和所述凹部。

條款36、根據條款32所述的方法，其中，所述介電材料接觸每個所述子陣列片組件的印刷線路板“pwb”，其中，填充所述柱形波導的步驟進一步包括：將所述介電材料注入(1350)所述柱形波導和凹部的每者中，其中，所述介電材料的熱膨脹系數“cte”基本上等于所述金屬蜂窩結構的cte，并且其中，所述介電材料的介電常數基本上等于所述pwb的介電常數。

鑒于以上討論，將認識到，根據本文中闡述的各種示例實施的子陣列片組件可通過整合各種各樣技術而形成，以提高性能和功能性，同時減少成本、大小、重量和功率。子陣列片組件是利用更成本有效的子陣列尺寸以便實現大陣列尺寸的可擴展構筑塊。aipwb525集成了sige集成電路管芯540、天線元件660、微過孔和從微過孔偏移以將管芯540聯(lián)接到天線元件660的鍍覆過孔、rf分布層900及形成在aipwb525的波導601的間隙區(qū)域內的rf分布電路935/945，重復使用波導接地過孔550以減少rf分布電路935/945內的射頻干擾、內置測試和飛行中校準都優(yōu)化了集成相控陣列天線100的制作、組裝、可制造性和測試。

上述示例說明但不限制本發(fā)明。還應該理解的是，根據本發(fā)明的原理可以做出許多修改和變型。因此，本發(fā)明的范圍僅由所附權利要求書限定。