[发明专利]一种新型气密瓦片式相控阵天线

说明书

本发明公开了一种新型气密瓦片式相控阵天线。射频芯片一一设置于介质腔体层的各开槽内，盖板层密封各开槽，介质腔体层在开槽的背面连接阵列天线层，射频芯片与阵列天线层连接。在介质腔体层上、开槽的周围设置有植球层，植球层通过射频链路和低频链路连接各射频芯片。介质腔体层中设计有微流道，微流道将射频芯片产生的热量传导到植球层。本发明的相控阵天线较现有瓦式或砖式相控阵天线体积更小、重量更轻、厚度更薄，可以直接通过SMT自动化标贴工艺生产装配，生产效率高。本发明减少了连接器的使用，且能够实现高气密要求。

技术领域

本发明涉及无线通信设备领域，尤其是一种新型气密瓦片式相控阵天线。

背景技术

相控阵天线是相控阵雷达/通信系统的关键核心部件,其直接决定了整个相控阵雷达/通信系统的性能，在整个系统的成本、体积、重量和功耗方面占据较大的比重。有源相控阵天线的架构按照电路组装方式大致可以分为砖式和瓦式两种方式。砖式有源相控阵天线设计简单，安装方便，散热能力强，但重量笨重，体积大，在某种程度上限制了有源相控阵天线的发展和应用。而瓦片有源相控阵天线集成度高，通常采用层叠结构，相对于砖式结构可大大缩减尺寸和重量，并且通过提高芯片集成度，优化链路设计，可极大的降低相控阵天线成本，扩展有源相控阵天线应用空间。

目前现有的瓦片有源相控阵天线架构，相对于砖式结构，集成度有较大程度的提升，但其内部各分系统相对还是比较独立，通过多种连接器或者垂直互联结构进行射频和低频的连接，这种方式在一定程度上，降低了瓦片式结构在成本和体积上的优势。另外，现有的瓦式架构还存在生产装配效率及系统稳定性较低等缺点，批量生产时劣势尤为明显，还需继续优化天线系统架构。

当需要生产性强、满足高气密要求等功能同时具备时，现有方案往往采用芯片陶瓷封装再标贴的方案或者金属腔体加射频连接器的方案。前者封装尺寸较大，无法用于通道间距较小的情况；后者系统稳定性较低、通道隔离较差且成本体积重量优势不够明显。

现有设计中，存在优化瓦片式有源相控阵天线部分性能的设计，如CN110797624A公开的《一种大功率瓦片式相控阵天线》，其采用Flip-chip的方式将芯片倒装焊在印制板上，该方式利于大功率散热，但未解决芯片易污染问题，可生产性不强，且无法解决高气密问题。

又如CN 106207492A公开的《高密度集成一体化瓦式有源相控阵天线架构》，该架构拥有体积小、重量轻、集成度高以及成本低等优点，但该架构射频损耗较大、射频性能量产一致性较差，同样不能实现较高气密要求。

又如CN112003003A公开的《相控阵天线结构和电子设备》，其使用了焊球进行射频信号和两层印制板间的互连。该集成方式所用射频芯片为裸芯片或塑封封装，无法满足气密要求，同时塑封器件会占用一定体积，从而无法设置更多的植球用于散热和抗振动，具备一定局限性。

随着应用场景的演变，传统瓦片式相控阵天线已无法同时满足可生产性、高气密要求，在高集成小型化的前景下，体积、重量、成本均应成为工程化应用的主要限制。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种新型气密瓦片式相控阵天线，以解决现有砖式和瓦片式相控阵天线无法同时满足可生产性、高气密、小体积、轻重量要求的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种新型气密瓦片式相控阵天线，包括介质腔体层，所述介质腔体层包括至少一个内凹的开槽，射频芯片一一设置于各所述开槽中；盖板层密封各所述开槽；所述介质腔体层在远离所述开槽开口的一侧连接阵列天线层，所述射频芯片与所述阵列天线层连接；

所述介质腔体层远离所述阵列天线层一侧上设置有金属制成的植球层，所述植球层分别经射频链路和低频链路与各所述射频芯片连接；所述植球层中，至少连接所述射频链路的植球和连接所述低频链路的植球不被所述盖板层覆盖；所述射频链路和低频链路均设置于所述介质腔体层内。