[发明专利]一种相控阵用高度集成有源和差网络

权利要求书

1.一种相控阵用高度集成有源和差网络，其特征在于：包括收发通道网络、波导和差网络和开关网络；所述收发通道网络与波导和差网络信号相连，所述波导和差网络与开关网络信号相连，收发通道网络实现射频信号的发射放大、接收衰减放大功能；波导和差网络实现同轴到波导过渡，以及射频信号的和差；开关网络实现校准通道与发射接收通道的开关切换，所述收发通道网络集成了有源电路，波导和差网络采用两层结构波导设计；

所述收发通道网络集成了有源电路，波导和差网络采用两层结构的非标准波导设计，整个组件将无源和差网络与收发有源电路一体化设计；所述波导和差网络为波导结构，实现波导到微带转换，收发通道网络与波导和差网络通过探针激励的方式实现射频信号互联，波导和差网络与开关网络也采用探针激励的方式实现互联；

波导和差网络采用魔T单元来实现信号的和差，由于标准波导纵向尺寸较大，会增加整个组件的高度，所以实际设计时采用两层结构的非标准波导，非标准波导窄边长度为1.5mm，宽边长度为6mm，以减小整个组件的纵向尺寸；在设计波导和差网络时，增加了波导匹配块，以提高波导和差网络性能；整个波导和差网络共4个输入口，经3个魔T单元后输出1路合路，2路差路。

2.根据权利要求1所述的一种相控阵用高度集成有源和差网络，其特征在于：整个组件设计架构为上下结构，收发通道网络和开关网络在上层，波导和差网络在底层，两部分通过垂直探针激励的方式实现射频信号的互联；收发通道网络和开关网络为有源电路，波导和差网络为无源电路，探针用焊膏焊接在腔体上。

3.根据权利要求1所述的一种相控阵用高度集成有源和差网络，其特征在于：收发通道网络包括8个收发通道，每个收发通道网络包括功分器、发射放大电路、接收限幅衰减低噪声放大电路和电源控制电路，发射时，信号由功分器等分成8路信号，再经发射放大电路后输出；接收时，8路信号经过接收限幅衰减低噪声放大电路到功分器，合成4路信号；功分器将4路波导和差网络接口功分为8路收发通道；发射放大电路实现发射信号的功率放大；接收限幅衰减低噪声放大电路实现接收信号的低噪声放大、接收限幅、接收衰减功能；电源控制电路实现8个通道的收发转换、通道的衰减控制、以及电源供电功能。

4.根据权利要求1所述的一种相控阵用高度集成有源和差网络，其特征在于：所述收发通道网络为LTCC射频集成板和PCB板，LTCC集成了功分器、发射放大电路、接收限幅衰减低噪声放大电路，PCB板集成了电源控制电路，LTCC板与PCB板之间通过金丝键合的方式实现互联。

5.根据权利要求4所述的一种相控阵用高度集成有源和差网络，其特征在于：所述PCB板集成了电源控制电路，所述电源控制电路包括LDO、DC-DC转换器、FPGA、调制电路和负压保护电路；LDO、DC-DC转换器实现输入电源转换，转换成整个组件内部所需电源；FPGA实现与外部的SPI通信，根据外部指令，控制整个组件的工作模式以及每个通道的工作状态；调制电路实现发射、接收芯片的供电调制；负压保护电路实现功放芯片在负压缺失下断电不被烧毁，同时放置100μF漏极储能电容，防止瞬时电压波动过大。

6.根据权利要求4所述的一种相控阵用高度集成有源和差网络，其特征在于：所述收发通道网络的LTCC射频集成板包括8个收发通道，每个收发通道有4个单刀双掷开关，用来实现收发切换；每个发射通道包括1个驱动放大器，1个末级功率放大器，用来实现发射信号的功率放大；每个接收通道包括1个限幅器、2个低噪声放大器、1个AGC衰减器，用来实现接收信号的低噪声放大和衰减。

7.根据权利要求6所述的一种相控阵用高度集成有源和差网络，其特征在于：发射时，射频信号先经过单刀双掷开关芯片到驱动放大器进行第一级放大，再到末级功率放大器进行功率放大，最后经单刀双掷开关芯片饱和输出；接收时，射频信号先经过单刀双掷开关芯片到限幅器，避免大信号输入，再经过第一级低噪声放大器到AGC衰减器，然后再经过第二级低噪声放大器放大后，最后经单刀双掷开关芯片输出到波导和差网络。

8.根据权利要求1所述的一种相控阵用高度集成有源和差网络，其特征在于：开关网络由四个单刀双掷开关和1个校准通道组成，实现整个组件的接收、发射间的切换，以及收发通道与校准通道的切换。