[发明专利]一种三维毫米波阵列收发系统

说明书

本发明公开了一种三维毫米波阵列收发系统，主要解决了传统的毫米波集成电路的系统稳定性差、适用性差等问题。该三维毫米波阵列收发系统包括三维毫米波前端阵列和支撑系统，所述三维毫米波前端阵列包括一个向上的辐射面和四个侧向辐射面，每个辐射面由一个二维毫米波前端阵列构成，所述二维毫米波前端阵列由若干个一维线阵组成；所述一维线阵由若干系统收发单元构成，所述系统收发单元包括发射机集成电路模块、接收机集成电路模块、端射片载天线，各系统收发单元通过功分网络连接。本发明结构简单、设计合理、性能可靠。

技术领域

本发明属于电子学、毫米波（波长1mm 到10mm）技术领域，具体的说，是涉及一种三维毫米波阵列收发系统。

背景技术

由于低频段越来越拥挤，在现代雷达和通信系统发展中，工作频段将向更高频率发展的趋势也越来越快，毫米波和太赫兹雷达的通信也取得了很大发展，尤其是微电子和高频集成电路为其发展提供了良好的基础。但是，由于频率越高，其工作波长越来越短，给阵列或相控阵通信和雷达系统组阵带来了新的挑战。同时，传统的毫米波集成电路系统封装采用昂贵的陶瓷工艺，芯片之间的互连可以极大地影响匹配，尤其是在毫米波这么高的频段，给系统性能带来不确定性，不能保证可重复性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种结构简单、设计合理、实现方便、稳定性高的三维毫米波阵列收发系统。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种三维毫米波阵列收发系统，包括三维毫米波前端阵列和支撑系统，所述三维毫米波前端阵列包括一个向上的辐射面和四个侧向辐射面，每个辐射面由一个二维毫米波前端阵列构成，所述二维毫米波前端阵列由若干个一维线阵组成；所述一维线阵由若干系统收发单元构成，所述系统收发单元包括发射机集成电路模块、接收机集成电路模块、端射片载天线，各系统收发单元通过功分网络连接。

进一步的，所述支撑系统包括电源模块、信号源模块、系统控制模块、信号处理模块及系统接口，所述系统收发单元通过所述系统接口与后端系统互连。

进一步的，所述三维毫米波阵列收发系统通过系统机械结构进行封装固定。

进一步的，若所述三维毫米波阵列收发系统用于相控阵系统，则：

所述发射机集成电路模块和所述接收机集成电路模块的电路总宽度小于0.5λ；

若发射机集成电路模块的输出端和接收机集成电路模块的输入端可以分别与一个端射片载天线连接组成收发系统的系统收发单元，则端射片载天线的宽度小于0.25λ；

若发射机集成电路模块的输出端和接收机集成电路模块的输入端可以与环形器连接再接同一个端射片载天线，则端射片载天线的宽度小于0.5λ，其中，λ为毫米波信号在真空中的波长。

进一步的，若所述三维毫米波阵列收发系统用于非相控阵系统，则：

所述发射机集成电路模块和所述接收机集成电路模块的电路总宽度小于λ；

若发射机集成电路模块的输出端和接收机集成电路模块的输入端可以分别与一个端射片载天线连接组成收发系统的系统收发单元，则端射天线的宽度小于0.5λ；

若发射机集成电路模块的输出端和接收机集成电路模块的输入端可以与环形器连接再接同一个端射片载天线，则要求天线的宽度小于λ，其中，λ为毫米波信号在真空中的波长。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

（1）本发明中发射机集成电路、接收机集成电路和端射片载天线并排集成在同一芯片上，从而省略了传统相控阵系统收发组件与外部天线的连接，减小该电气互连给系统带来的损耗和不确定性。

（2）与现有技术相比，本发明稳定性高，通过使用片载天线，减小系统尺寸，实现小型化。