S波段小型化收发组件模块

ｍ ＆ ｕ ｅ ｒｓ ｌｓ ＆ ｅ Ｊｏ ｉｅ ． Ｔ ｅ ｏ ｕ ｓ ａ ｅ ｅ ｓ ｒ ｄ ｅ ｕｔ ｒ ａｓ ｇｖ ｎ ｈ ｍ ｄ ｌ ｈ ｖ ｅ ｍ ｒ ｏ ｉｈ ， ｍｉａ ｕ ｅ ｌ Ｃｓ ， ｈ ｈ ｒｌ ｂｉｙ． ｅｉ ｆ ｌ ｔ ｔ ｇ ｎ ｔｒ ， ｏ ｉ ｗ ｏｔ ｉ ｅｉ ｉ ｇ ￣ｌ ｔ Ｋ ｙ ｏｄ ｅ ｗ ｒｓ
图１ 小型 化收发组件功能组成框 图 １２ 系统 方案 设计 ． 为 了适应 瓦片 天线 的需求 ，该 组件 设计 需要 实现 轻 、小型化 ，高 可靠 性要 求 ，在 系 统设 计 中主要 采取 以下措 施 。 １ ）接 收通 道 、发射 通 道 、 电源 调制 电 路 、驱动 控制 电路 及部分 无源 器件 全部 集成 在一 个封 装 内 ，提 高模块 集成 度 ，减少 体积 及接 Ｖ数 量 。 Ｉ 所有 微波 器件 全部 采用 Ｇ ＡｓＭＭＩ ａ Ｃ， 驱动 控制 与 电源 调制 电路 也全 部采 用裸 芯片 设计 ，控 制器件 部分 包含 数控 移相 器 、数控 衰 减 器和 开关 。 ２ ）天 线端 口采 用射 频 垂直 互 连 设计 ， 有效 解决 了瓦 片天线 的 电磁兼 容性 问题 ，降 低 系统馈 线损耗 。集 合 口采用 微带 穿墙 结构 提 高 一体化 集成 度 。 与天 线端 Ｅ互连 部分 采用 射频 绝缘 子 ， ｌ 其 焊接 与 壳体底 面 ，其伸 出底 面部 分采 用空 气 同轴 结构 。下 图２ 为该 结 构垂 直 互 连仿 真 结 果 ，在 Ｓ 段其 驻 波 比小 于 － ０ Ｂ，满 足 波 ３ｄ 系统 在使 用中 的要求 。
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Ｃ ｉａ ｅ ｔｏｉ ｅｈ ｏｏ ｙ ｈｎ Ｅｌ ｒｎｃ ｃ Ｔ ｃ ｎｌｇ Ｇｒｕ Ｃ ｒｏ＆ ｉｎ ｏｐ ｏｐ ｒ ｔ Ｎｏ ５ ｇｅｅ ｒｈ ｏ ．８ ｓ￣ ｃ
摘 要 本文介 绍一 种适 用 于 瓦片天 线 系统 中使 用的
采 用 串行数 据输 入及 两级 锁存 实现组 件 的 微波控 制 器件 的逻辑 控制 ，并 预存 下一 个 周 期 所需 的控 制 码 。另外 组 件 内部 的 电源 Ｊ 调试 电路也可 通过 数 字核控 制来 实现 系统 的 工 作切 换 。 ４ ）散 热 良好 的钼 铜 底 板 、可伐 围框 、 ＨＴＣ 基板 以及 探针 的一体 化封 装设 计 ，经 Ｃ 高 温烧结 而成 ，具 备 良好 的散热 性 、气密
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引言
从雷 达 探测 的角度 来说 ，有 源相控 阵雷 达技 术越 来越 受到 关注 。有 源天线 技术 是 整 个 相控阵 雷达 的核 心 系统 ，它 各方面 的性 能 都极 大地 制约 着整 个雷 达的 战技性 能 ，尤其 对于 “ 寸土 寸金 ”的星 载 、机载和 艇载 平 台 而言 ，雷 达 系统的 体积 和重 量需要 进一 步 降 低 ，功率 和效 率需 要进 一步提 高 。 在 此 背 景 情 况 下 ，一 种 新 型 的 层状 高 密 度高效 集成 有源 天线 系统— —瓦 片天 线技 术能 解决 此类 问题 ，其典 型结 构是 由天 线辐 射 单元 、收发 组件 模块 、馈 电 网络 、电源 、 波 控 、 冷 却 管 道 等 功 能 电路 和 结 构 件 层叠 而 成 ，具 有 典 型 的 薄 而 紧 凑 的 “ 明治 ” 三 结构 … 。该 结构 融 合微 波 高密 度互 联 技 术 、 ＭＭＩ 技 术 、高 密度微 波 封装 技术 以及 新型 Ｃ 电子材 料 等关 键技 术 ，是 在二 维微 波 多芯片 模块 （ Ｍ ）基础 上 ，进 一 步 向三 维立 体 ＭＣ 结 构 发展 的微 波集 成天线 。而 对于 瓦片 天线 而 言 ，片式 收 发组 件模块 是瓦 片天 线装 机量 最大 、成本 比例最 高的核 心部 件 ，如何把 收 发组 件做 到轻 、小 型化 以适用 于面 密度 要求 高的瓦 片天 线非 常关 键 。 采用新 型 片式 三维垂 直互 连结 构和 多芯 片组 件 （ Ｃ ）技 术对 收 发 组件 进 行创 新 Ｍ Ｍ 设 计 ，电路 形 式上 对接收 通道 、发 射通 道及 电源和 控制 部分 巧妙 整合 ，进 一步缩 小体 积 和 重量 ，减 少元 器件 数 目，降低成 本 ，从而 满 足瓦 片有 源 天线 的需要 。 由此设计 完成 的 片 式小 型化 收 发组件 模块 ，也 可以 应用其 他 的 共形 天线 ，柔性 薄膜 天 线等 。 本 文介 绍 一 利 用Ｇａ 种 Ａｓ ＭＭ Ｉ 技 术 Ｃ 设 计 的 片式 结构 的 Ｓ 段小 型化 收 发组 件 模 波 块 ，并 给 出相关 的测试 结 果 。
Ａ ｉ ｏ ｍｉ ａ ｕ ｅ ｂ ｎ Ｔ ｋｎ ｄ ｆ ｎ ｔ ｒ Ｓ ａ ｄ Ｒ ｍ ｄ ｌ ｓ ｇ ｉ ｉ ｏ ｕ ｕ ｉ ｎ ｅ ｎ
ｔｅ ＆ ｔ ｎ ＆ ｓ ｓｅ ｉ ｒｓ ｎ ｆ ｈ ｐ ｐ ｒ Ｔｈ ｉ ｌ ｎｅｎ ｙ ｔｍ Ｓ ｅｅｔ ｎ ｐ ｔ ｉ ａ ｅ ． ｓ ｅ ｄ ｓｇ ｉｅ ｓ ＆ ｃ ｉ ｃ ｕ ｅ， ＆ ｔ ＆ ｄ ｒ ｆ ｓ ｆ ｅ ｉ ｎ ｄ ａ ， ｒ ｈｔ ｔ ｒ ｅ ｒ ｓ ｎ ｃ ａ ｔ ｏ ｔｅ ｇ ｈ Ｔ ｍｏ ｕ ＆ ｅ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｎ ｅ ａｌ． Ｔ ｅ ｉｅ ｄ ｌ ｒ ｊ ｏ ｕ ｅ ｉ ｅ ｔ ｄ ｔ ｉ ｓ ｈ ｆｎ
和 ＿靠性 。 口 Ｊ 由于 采 用ＭＭＩ 芯 片设计 ，可以 减少 整 Ｃ 个组 件的 体积 和重 量 ，同时 对封 装提 出 了气 密性 要求 以提 高组 件 工作的 可靠 性 。另外 一
关键 词
瓦 片天线 ；收 发组件 ；小型化
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ
弛 圈癣
二 二 二
图３ ｘ 波段Ｔ Ｒ ／ 组件 实物
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一
１ ０４一
送 至负载 的 脉动 成分 进一 步 减少 ，从 而保 证 了负载设 备对 电压的要 求 。
４过 充
英 文名称 ： “ ｖ ｒ Ｃ ａ ｇ ” Ｏ ｅ ｈ ｒ ｅ 解 析 ： “ 充 ” ，是 指 电瓶 充 电 时 ， 过 活性 物 质 已全部 转换 成 充 电状态 后 ，还继 续 给 电瓶 充 电。换 句话 说 ，就 是 当 电瓶 已达 到 １０ ０ ％的充 电状 态后 ，还 以较高 的 电压对 电瓶 进行 长时 间的持 续充 电 。 电瓶 经 常 “ 充 ” ，对 电瓶 性 能 及 电 过
（ ）当 飞机 在 不 同 季 节或 温 度 的 情况 ３ 下运 行 时 ，应 按 表 ２ 建 议 的 电压 值 ，适时 所 调整 调压 器 ，使 飞机供 电系统 能给 电瓶 提供 适 当的充 电电流 ，保 证 电瓶能 得到 正确 的 充 电 。 这 是 因 为 电瓶 内 电 阻的 大 小 与温 度 有 关 ，若 选用 固 定的 充 电 电压 （ ２ ．Ｖ） ， 如 ８５ 当在 低温 环境 下 时 ，电瓶 内 电阻较 大 ，充 电 电流 会很 小 ，不能 对 电瓶进 行 充分 的充 电 ； 当在 高温 环境 下 时 ，电瓶 内 电阻较 小 ，充 电 电流会 很大 ，易使 电瓶过 充 。
Ｄ Ｉ ０ ３ ６ ／ｊｉ ｎ ８ ７ ．０ ２ １ ．６ ｓ
Ｓ 波段 小型化 收发 组件模块
郑林华 王华元
中 国 电子 科 技 集 团 第５ 研 究所 ，安 徽 合 肥 ２ ０ ８ ８ ３０８
Ｍｉｉ ｕｅ Ｓ Ｂ ｎ ／ ｄ ｌ ｎａ ｒ ａ ｄ Ｔ Ｒ Ｍｏ ｕｅ ｔ
２测试 结果
Ｔ／ 组 件 的测 试 采 用 自动测 试 系 统 ， Ｒ 该 自动 测试 系统 是 通过 Ｇ Ｉ 总 线 将 矢 量 网 ＰＢ 络分 析 仪 、噪 声测 试 仪 、示 波 器和 峰 值 功 率计 等连接 到计算机 上 ， 自动 设 置 测 试 参 数， 自动 数 据 采集 ， 少 人 工干 预 ， 少 出错 减 减 概 率 ，提 高 测试 效 率 。 该 组 件 工作 在 ｓ 波 段 ，相对 工 作带 宽大 干 １％，输 出 功率 大 于 ０ ３５ ，接 收 增益 大于 ２ｄ ．ｗ ７ Ｂ，图３ 为该 ｓ 波段 小型化 Ｔ Ｒ 件 的实物 。 ／组
ｓ 段 小 型化 收 发 组件 模 块 的设 计 思 想、 结 波 构 、 工 艺实现形 式 ，并给 出相 关测 试结 果。 该 组件 具有 轻型 化 、小型化 、低 成 本、 高可 靠 等 特 点
差 不多 ，主要 由发 射通 道 、接 收 通道 、共 用 通 道 及 电 源 调 制 电路 和 驱 动 控 制 电 路等 组 成 。本 项 目 由于 对 组 件 的 体 积 重量 要 求 较 高 ，采 用功率 开关 来取 代环 行器 可实 现组 件 轻 、小 型 化设 计 。 下 图 １ 为该 小 型化 收 发组 件 的功能 组成 框 图。
体化 的封 装设 计可 以大 大简 化射 频和 低频 接 口，方便 组件 在 系统 中的应 用 。 ５ ）多 芯 片微 组 装技 术 实 现组 件 的 高 可 靠性 和可 制造 性 。 多芯 片微 组装技 术 是 目前小 型化 、高 密 度结 构的 微波 组件 的主 要组 装技 术 ，经 历了 从分 立 电路 、混 合微 波 集 成 电路 （ ＨＭＩ ） Ｃ、 单 片微 波集 成 电路（ ＭＭＩ ） Ｃ 、微 波 多芯 片 模 块 （ Ｍ ） 将 来 的 三 维 片式 立 体 组 装 模块 ＭＣ 到 的发 展过 程 ，其核 心的 工艺 实现 形式 都是 采 用 多芯片微 组 装技 术 。 』 １３ 结构 与工 艺 ． 基板 方面 采用 Ｈ Ｃ ＴＣ 实现 高 密度 多 层集 成 设 计 ，结 构 壳 体 材料 方面 ，考 虑 采 用 与 Ｈ Ｃ 层基板 热膨 胀 系数 、导热 率方 面相 ＴＣ 多 匹配的Ｋｏ ａ材 料 ， 同时规 则 的Ｋｏ ａ壳 体 ｖｒ ｖｒ 能采 用平行 缝焊 工艺 实现 组件 气 密 陛设 计 。 对 于 需 要 散 热 的 功 率 放 大 器部 分 ，则 是通 过 Ａｇ ２ ｕ ８ 料在 ４ ０Ｃ温 度 下 用共 ７ Ｃ ２焊 ５￣ 晶焊 工艺焊 接散 热性 能 良好 的无 氧铜热 沉 于 Ｋｏ ａ 壳体 。 另外集 合 口的 射频 输 入与 馈 电 ｖｒ 端采 用陶 瓷与管 壳 的一 体化 设计 ，而天 线端 口的射 频绝 缘子 则是 采 用高温 焊接 于管 壳 。 对于组 件 的微组 装 方面 ，基本 采 用焊接 和 胶接 两种 工艺 形式 。功 率放 大 器采用 焊接 工艺 ，对 不 同的操作 步骤 利 用不 同的温 度梯 度 ；小 信号 器件 如限 幅 器、低 噪声 放大 器 、 微波控 制 器件等 都是 采 用导 电胶黏 结 工艺 。 在芯 片之 间射频 互连 采用 金 丝热压 焊 ，在其 他低频 信号 之 间的互 连 则采 用金 丝球焊 。