[发明专利]一种高集成度的综合射频传感阵列系统

说明书

一种高集成度的综合射频传感阵列系统，基于板级高密度集成设计理念，将宽带天线阵列、射频通道和数字处理构成的多层异质异构电路板，通过毛纽扣进行三维立体低损耗垂直互连，避免使用大规模结构件、连接器等，可降低传输损耗，提高芯片效率。通过在宽带辐射阵列层和瓦片式T/R组件层之间设置回波功率监测单元，当天线单元驻波过大(≥3)导致回波功率超过设定值时，自动关断该T/R通道功放芯片的漏极供电，从而防止功放芯片烧毁，避免使用多倍频程超宽带隔离器。高集成度的综合射频传感器阵列，满足导通探干攻多功能一体化卫星对于孔径和射频通道的一体化、高集成度和轻量化的需求。

技术领域

本发明涉及一种高集成度的综合射频传感阵列系统，属于一体化综合孔径和综合射频设计领域。

背景技术

当前国内外，空间信息系统建设基本上按功能划分，如通信卫星、遥感卫星、侦察卫星等，而卫星平台无线电设备(中继、导航、测控)和载荷设备(天基通信、雷达探测、电子侦察等)对天线和射频通道的需求各式各样。随着电子信息技术的发展，表现出一些弊端：如效费比低、可重构能力差、信息融合难度大。近年来卫星多功能一体化的概念悄然兴起，在一颗卫星平台上实现雷达通信侦察导航等多种功能，对各功能进行有机结合和软硬件资源共享，可极大提升系统作战能力，大幅提升卫星的技术水平和应用能力，提高成本效益比。卫星上射频电路、天线等占据卫星载荷总体质量的60％以上，且成本、体积、功耗等远远高于信号处理部分，因此实现卫星多功能一体化的重点和难点在于卫星射频收发天线和射频通道的综合。

雷达、通信、导航、电子战等任务系统通常工作在不同频段，工作带宽大小差别极大，所需要的极化模式、增益、动态范围和波束覆盖各有不同。传统的设计思路是雷达通信导航电子战载荷均由独立设备组成，软硬件资源单独使用，条块分割界限明显，资源调度使用受限，效费比极低。为适应军事装备发展一体化、多功能、软件化的需求，通过在一个射频微系统平台上实现超宽带阵列天线及宽带可重构射频前端的一体化集成，形成模块化、可扩展、可重构的高集成度的综合射频传感器阵列，其支持频段、带宽、功率、增益和波束覆盖及扫描、以及工作模式的在线重构，满足导通探干攻多功能一体化卫星对于孔径和射频通道的一体化、高集成度和智能化的需求。相比采用传统分立器件设计理念，射频传感区体积重量下降了约三分之二，同时提高了其硬件共用化能力和标准模块化水平，从而为软件化多功能载荷射频传感区体系架构标准化奠定技术基础。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种高集成度的综合射频传感阵列系统，基于板级高密度集成设计理念，将宽带辐射阵列、射频通道和数字处理构成的多层异质异构电路板，通过毛纽扣进行三维立体低损耗垂直互连，避免使用大规模结构件、连接器等，可降低传输损耗，提高芯片效率，进而形成模块化、可扩展、可重构的高集成度的综合射频传感器阵列，满足导通探干攻多功能一体化卫星对于孔径和射频通道的一体化、高集成度和轻量化的需求。相比采用传统分立器件设计理念，射频传感区体积重量下降了约三分之二，同时提高了其硬件共用化能力和标准模块化水平，从而为软件化多功能载荷射频传感区体系架构标准化奠定技术基础。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种高集成度的综合射频传感阵列系统，采用分层结构，各层依次为宽带辐射阵列、瓦片式T/R组件、微波上下变频通道、数字基带处理电路、回波功率监测单元；

所述宽带辐射阵列用于收发无线信号；所述瓦片式T/R组件用于功率放大、数控衰减、移相、功分；所述微波上下变频通道用于滤波、放大、混频，并提供频率源和电子开关；所述数字基带处理电路用于信号波形产生、波束形成、数模转换、信号采集；

所述各层之间均采用毛纽扣进行垂直射频互连；

所述回波功率监测单元与宽带辐射阵列和瓦片式T/R组件电连接，用于监测宽带辐射阵列的每个天线的回波，当任一天线的回波大于预设值时，关断该天线对应的瓦片式T/R组件中的功放芯片。