Tr射頻模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及有源相控陣?yán)走_(dá)中TR組件的設(shè)計(jì)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種TR射頻模塊。TR射頻模塊，包括用于安裝電路及功能模塊的盒體，盒體內(nèi)安裝有LTCC集成電路、控制子板、波導(dǎo)-微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、射頻輸入接口及輸出接口，所述控制子板與LTCC集成電路通過金絲焊接連通；所述LTCC集成電路以LTCC基板為載體，在LTCC基板上集成有射頻芯片組、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、驅(qū)動芯片，所述射頻輸入接口依次經(jīng)過波導(dǎo)-微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、驅(qū)動芯片、射頻芯片組與射頻輸出接口連接。本發(fā)明在LTCC多層基板的基礎(chǔ)上，集成有芯片及多功能電路，具有幅度和相位控制功能。TR射頻模塊體積小、集成度高、可靠性高且具有幅度和相位控制功能。
【專利說明】TR射頻模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有源相控陣?yán)走_(dá)中TR組件的設(shè)計(jì)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種TR射頻模塊。

【背景技術(shù)】
[0002]自20世紀(jì)30年代雷達(dá)問世以來，雷達(dá)技術(shù)在第二次世界大戰(zhàn)中獲得了高速發(fā)展，90年代以后，有源相控陣?yán)走_(dá)已成為雷達(dá)發(fā)展中的主流。
[0003]每部有源相控陣?yán)走_(dá)中，包含多個(gè)T/R組件，它既完成接收任務(wù)又完成發(fā)射任務(wù)和天線波束電掃描。每一個(gè)T/R組件就相當(dāng)于一個(gè)普通雷達(dá)的高頻頭，既包含有發(fā)射功率放大器，又有低噪聲放大器、移相器及波束控制電路等功能電路。隨著現(xiàn)代科技對有源相控陣?yán)走_(dá)的要求越來越高，作為有源相控陣?yán)走_(dá)核心部件之一的T/R組件的性能也提出了更高的要求，TR組件要求集成度高、一致性好、體積小、重量輕，能適應(yīng)不同的工作平臺和環(huán)境。目前國內(nèi)市場化的高頻段TR組件還比較少，現(xiàn)有產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸較大，集成度較低，TR射頻通道缺乏有效的幅度相位調(diào)制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種小型化、高集成度且具有幅度和相位控制功能的TR射頻模塊。
TR射頻模塊，包括用于安裝電路及功能模塊的盒體，盒體內(nèi)安裝有LTCC集成電路、控制子板、波導(dǎo)-微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、射頻輸入接口及輸出接口。所述控制子板與LTCC集成電路通過金絲焊接連通；所述LTCC集成電路以LTCC基板為載體，在LTCC基板上集成有射頻芯片組、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、驅(qū)動芯片，所述射頻輸入接口依次經(jīng)過波導(dǎo)-微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、驅(qū)動芯片、射頻芯片組后與射頻輸出接口連接。
[0005]上述TR射頻模塊中，所述射頻芯片組由矢量調(diào)制器芯片和發(fā)射/接收芯片(T/R)級聯(lián)構(gòu)成。
[0006]上述TR射頻模塊中，所述LTCC集成電路、控制子板以及波導(dǎo)-微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)安裝在盒體的正面；射頻輸入接口和輸出接口安裝在盒體的側(cè)面。各個(gè)電子元件布局緊湊合理，使TR射頻模塊的體積進(jìn)一步縮小。
[0007]上述TR射頻模塊中，所述射頻輸入接口為矩形波導(dǎo)口 ；射頻輸出接口為SMP雙陽接頭，通過SMP雙陽接頭與外部天線連接。
[0008]上述TR射頻模塊中，所述控制子板上還設(shè)置有SPI總線接口，外部信號可經(jīng)SPI總線接口進(jìn)入控制子板。
[0009]上述TR射頻模塊中，由于控制子板通過金絲焊接與LTCC集成電路相連，控制子板可與數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)信號傳輸，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片再通過內(nèi)部走線與矢量調(diào)制器芯片互連。在對LTCC集成電路進(jìn)行控制時(shí)，外部信號通過控制數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的輸出電壓，進(jìn)而對矢量調(diào)制器芯片進(jìn)行幅度和相位控制。
[0010]上述TR射頻模塊中，所述LTCC集成電路采用多層結(jié)構(gòu)，射頻芯片組中的發(fā)射/接收芯片(T/R)和矢量調(diào)制器芯片被放置于同一腔體內(nèi)。
[0011]上述TR射頻模塊中，所述TR射頻模塊包括兩塊4通道的LTCC集成電路。
[0012]上述TR射頻模塊中，所述控制子板上包括電源調(diào)制電路和邏輯控制電路，以及相應(yīng)的控制電源接口和控制邏輯接口，所述控制電源接口和控制邏輯接口通過金絲焊接方式與LTCC集成電路連接。
[0013]上述TR射頻模塊中，還包括蓋板、屏蔽蓋等保護(hù)性結(jié)構(gòu)。
[0014]上述TR射頻模塊中，LTCC集成電路以LTCC基板為載體，通過集成射頻芯片組、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、饋電網(wǎng)絡(luò)及相應(yīng)控制電路，實(shí)現(xiàn)了微波信號的放大、收發(fā)轉(zhuǎn)換和幅度相位控制，且達(dá)到了電路的高度集成。由于控制子板可與數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)信號傳輸，數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片再通過內(nèi)部走線與各個(gè)矢量調(diào)制器芯片實(shí)現(xiàn)互連，通過控制數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的輸出電壓，進(jìn)而控制矢量調(diào)制器芯片，完成對模塊中每個(gè)通道幅度和相位的調(diào)整，控制子板對各個(gè)通道芯片提供電源和收發(fā)切換。所述波導(dǎo)-微帶結(jié)構(gòu)用于波導(dǎo)到微帶結(jié)構(gòu)的匹配，實(shí)現(xiàn)信號的匹配輸入或輸出。所述饋電網(wǎng)絡(luò)用于完成8個(gè)通道等幅同相的饋電或8個(gè)通道的信號合成。
LTCC (低溫共燒陶瓷基板)集成電路采用的多層結(jié)構(gòu)，根據(jù)選定的各個(gè)器件及其相互的電氣關(guān)系，選擇合適的LTCC材料和介質(zhì)層數(shù)，合理確定各層的功能和相應(yīng)的漿料。其中，LTCC集成電路中射頻信號饋電線與射頻芯片組同處一層中，并采用帶狀線結(jié)構(gòu)；而芯片供電線與矢量調(diào)制芯片控制線則處于它們的下層并通過大面積的地層進(jìn)行隔離。為了防止帶狀線饋電網(wǎng)絡(luò)中電磁干擾的影響，此設(shè)計(jì)中采用金屬化過孔進(jìn)行屏蔽。通過LTCC集成電路采用的多層結(jié)構(gòu)解決了以往電路復(fù)雜的連接結(jié)構(gòu)，電子元件處于不同的介質(zhì)層中，提高了電路的集成度，縮小了模塊尺寸，減小電子元器件的相互干擾，使模塊性能指標(biāo)得以提高。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，電子元件布局緊湊合理，使TR射頻模塊的體積能夠進(jìn)一步縮小。LTCC集成電路在LTCC多層微帶基板的基礎(chǔ)上，集成有芯片及多功能電路，再通過微電子進(jìn)行互連，能夠可靠地實(shí)現(xiàn)微波信號的放大、收發(fā)切換和幅度相位控制，且達(dá)到了控制電路的高度集成。射頻通道采用矢量調(diào)制器芯片調(diào)整信號幅度和相位。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的電路連接框圖。
[0017]圖2為本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中標(biāo)記:1-盒體，2-LTCC集成電路，21-LTCC基板，22-射頻芯片組，23-數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，24-驅(qū)動芯片，221-發(fā)射/接收芯片，222-矢量調(diào)制芯片，3-控制子板，4-波導(dǎo)-微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，5-矩形波導(dǎo)口，6-SMP雙陽接頭，7-SPI總線接口。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0020]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0021]實(shí)施例1
如附圖1所示，本實(shí)施例的TR射頻模塊，包括用于安裝電路及功能模塊的盒體1，所述盒體I的正面安裝有兩塊4通道的LTCC集成電路2，控制子板3以及波導(dǎo)-微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)4，盒體I的側(cè)面安裝有矩形波導(dǎo)口 5、SMP雙陽接頭6，所述控制子板3與LTCC集成電路2通過金絲焊接連通；所述LTCC集成電路2以LTCC基板21為載體，在LTCC基板21上集成有射頻芯片組22、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片23、驅(qū)動芯片24，射頻芯片組22由矢量調(diào)制芯片222和發(fā)射/接收芯片221串接而成，所述矩形波導(dǎo)口 5依次經(jīng)過波導(dǎo)-微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)4、驅(qū)動芯片24、射頻芯片組22后與SMP雙陽接頭6連接，SMP雙陽接頭6再與外部天線連接。
[0022]上述TR射頻模塊中，所述LTCC集成電路2采用多層結(jié)構(gòu)，射頻芯片組22中的發(fā)射/接收芯片(T/R) 221和矢量調(diào)制器芯片222被放置于同一腔體內(nèi)。所述控制子板3上設(shè)置有SPI總線接口 7、電源調(diào)制電路和邏輯控制電路，以及相應(yīng)的控制電源接口和控制邏輯接口，模塊中芯片供電電源和幅相控制信號均由控制子板3提供；由于控制子板3可與數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片23實(shí)現(xiàn)信號傳輸，數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片23再通過內(nèi)部走線與矢量調(diào)制器芯片222實(shí)現(xiàn)互連，通過控制數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片23的輸出電壓，進(jìn)而控制矢量調(diào)制器芯片222，完成對模塊中每個(gè)通道的幅度和相位的調(diào)整，控制子板還用于對各個(gè)通道芯片提供電源和收發(fā)切換。
[0023]所述TR射頻模塊的收發(fā)工作原理為:
在發(fā)射狀態(tài)時(shí)，發(fā)射信號通過矩形波導(dǎo)口 5將信號饋入，在波導(dǎo)-微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)4中通過微帶線-帶狀線過渡轉(zhuǎn)為帶狀線傳輸，經(jīng)前級驅(qū)動芯片24放大后并行饋入由發(fā)射/接收芯片221和矢量調(diào)制芯片222組成的射頻通道，根據(jù)波束指向由矢量調(diào)制器芯片222調(diào)整各路信號的幅度和相位，然后經(jīng)發(fā)射/接收芯片221放大饋入到SMP雙陽接頭6，SMP雙陽接頭6與外部天線連接將信號發(fā)射出去。
[0024]在接收狀態(tài)時(shí)，射頻信號通過SMP雙陽接頭6進(jìn)入發(fā)射/接收芯片221，經(jīng)發(fā)射/接收芯片221中的低噪聲放大器進(jìn)行信號放大，放大后根據(jù)上級控制指令由矢量調(diào)制器芯片222調(diào)整信號的幅度和相位，經(jīng)首級功率合成后變成一路信號，經(jīng)驅(qū)動芯片24放大后，最后通過微帶線-帶狀線過渡從矩形波導(dǎo)口 5輸出。
[0025]供電及控制工作原理為:
外部電源經(jīng)SPI總線接口 7進(jìn)入控制子板3，在控制子板3上經(jīng)過電壓調(diào)制。由于TR射頻模塊中控制子板3與LTCC集成電路2通過金絲焊接連通，外部電源通過控制子板3輸入LTCC集成電路2，再經(jīng)LTCC集成電路2的內(nèi)部走線及金絲鍵合的方式傳輸?shù)礁餍酒线M(jìn)行供電。
[0026]外部控制信號經(jīng)SPI總線接口 7進(jìn)入控制子板3，由于控制子板3與LTCC集成電路2通過金絲焊接連通，數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片23再通過內(nèi)部走線與各個(gè)矢量調(diào)制器芯片222互連。在對LTCC集成電路2進(jìn)行控制時(shí)，外部信號通過控制數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片23的輸出電壓，進(jìn)而對矢量調(diào)制芯片222進(jìn)行幅度、相位控制。
[0027]整個(gè)TR射頻模塊分成兩級高密度集成:芯片級和電路級，模塊采用專用芯片實(shí)現(xiàn)電路的收發(fā)功能和幅相控制功能；采用多層共燒陶瓷基板實(shí)現(xiàn)芯片、饋電網(wǎng)絡(luò)和控制電路的一體化集成；通過SPI總線接口輸入控制信號完成對射頻信號幅度、相位的控制，使模塊性能指標(biāo)得以提高。本實(shí)施例結(jié)構(gòu)簡單，電子元件布局緊湊合理，使TR射頻模塊的體積能夠進(jìn)一步縮?。籐TCC集成電路在LTCC多層基板上，集成有芯片及多功能電路，再通過微電子進(jìn)行互連，能夠可靠地實(shí)現(xiàn)微波信號的放大、收發(fā)切換和幅相控制，且達(dá)到了控制電路的高度集成。
[0028]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.TR射頻模塊，包括用于安裝電路及功能模塊的盒體，其特征在于:盒體內(nèi)安裝有LTCC集成電路、控制子板、波導(dǎo)-微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、射頻輸入接口及輸出接口，所述控制子板與LTCC集成電路通過金絲焊接連通；所述LTCC集成電路以LTCC基板為載體，在LTCC基板上集成有射頻芯片組、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、驅(qū)動芯片，所述射頻輸入接口依次經(jīng)過波導(dǎo)-微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、驅(qū)動芯片、射頻芯片組后與射頻輸出接口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TR射頻模塊，其特征在于:所述射頻芯片組由矢量調(diào)制器(Vector Modulator)和發(fā)射/接收芯片(T/R)級聯(lián)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TR射頻模塊，其特征在于:所述LTCC集成電路、控制子板以及波導(dǎo)-微帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)安裝在盒體的正面；射頻輸入接口和輸出接口安裝在盒體的側(cè)面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TR射頻模塊，其特征在于:所述射頻輸入接口為矩形波導(dǎo)口 ；射頻輸出接口為SMP雙陽接頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TR射頻模塊，其特征在于:所述控制子板上還設(shè)置有SPI總線接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的TR射頻模塊，其特征在于:所述LTCC集成電路通過多層結(jié)構(gòu)組成不同的腔體，發(fā)射/接收芯片(T/R)和矢量調(diào)制器芯片被放置于同一腔體內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TR射頻模塊，其特征在于:所述TR射頻模塊包括兩塊4通道的LTCC集成電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TR射頻模塊，其特征在于:所述控制子板上包括電源調(diào)制電路和邏輯控制電路，以及相應(yīng)的控制電源接口和控制邏輯接口。
【文檔編號】H04B1/40GK104052517SQ201410198742
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】崔玉波, 廖潔, 孫宇, 李 燦 申請人:成都雷電微力科技有限公司