一种有引线表面贴装式雷达收发组件的装置.pdf

一种有引线表面贴装式雷达收发组件的装置,该装置包括一体化盒体和盖板，一体化盒体包括环框、基板以及若干用来作为电源、控制信号、射频输入、射频输出的接口的引线，盖板与环框顶部焊接，环框底部焊接在基板正面四周，基板背面开有矩形腔，引线焊接在基板背面矩形腔处并在基板两侧成对布置，基板正面安装有雷达收发电路，引线通过金属化孔与雷达收发电路电连接。本发明利用基板即封装技术，直接将用于器件装载和电路布线的基板作为封装的一部分，省去了组件盒体的底座,并采用无连接器的接口技术和可级联馈电技术，使得收发组件可表面贴装、可级联使用,从而使收发组件小型、轻质，并可有效降低有源天线面板的剖面高度和质量面密度。

权利要求书
1.  一种有引线表面贴装式雷达收发组件的装置，其特征在于：该装置包括一体化盒体和盖板(1)，所述一体化盒体包括环框(2)、基板(4)以及若干用来作为电源、控制信号、射频输入、射频输出的接口的引线(3)，所述盖板(1)与环框(2)顶部焊接，所述环框(2)底部焊接在基板(4)正面四周，所述基板(4)背面开有矩形腔(6)，所述引线(3)焊接在基板(4)背面矩形腔(6)处并在基板(4)两侧成对布置，所述基板(4)正面安装有雷达收发电路(5)，所述引线(3)通过金属化孔(7)与雷达收发电路(5)电连接。

2.  根据权利要求1所述的一种有引线表面贴装式雷达收发组件的装置，其特征在于：所述雷达收发电路(5)包括多功能芯片(51)、末级功率放大器(52)、低噪声放大器(53)、限幅器(54)、预选滤波器(55)、射频开关(56)、驱动控制电路(57)、用于控制各个芯片工作时序的电源调制电路(58)以及用于各种电压转换的电源管理电路(59)，所述多功能芯片(51)的Tx端与末级功率放大器(52)电连接，所述多功能芯片(51)的Rx端与低噪声放大器(53)电连接，所述驱动控制电路(57)与多功能芯片(51)电连接，所述电源调制电路(58)同时与电源管理电路(59)、末级功率放大器(52)以及低噪声放大器(53)电连接，所述预选滤波器(55)两端分别与低噪声放大器(53)和限幅器(54)电连接，所述射频开关(56)的J1端与末级功率放大器(52)电连接，射频开关(56)的J2端与限幅器(54)电连接，射频开关(56)的RFC端用于与天线电连接。

3.  根据权利要求1所述的有引线表面贴装式雷达收发组件的装置，其特征在于：所述矩形腔(6)的数量为十七～五十个，引线(3)的数量为十七～五十根。

4.  根据权利要求3所述的有引线表面贴装式雷达收发组件的装置，其特征在于：所述矩形腔(6)的数量为三十个，引线(3)的数量为三十根。

5.  根据权利要求1或3或4所述的一种有引线表面贴装式雷达收发组件的装置，其特征在于：所述矩形腔(6)的尺寸分别是宽为1.5mm，长为2.8mm，深0.39mm。

6.  根据权利要求1所述的一种有引线表面贴装式雷达收发组件的装置，其特征在于：所述盖板(1)采用蜂窝式结构形式。

7.  根据权利要求1所述的一种有引线表面贴装式雷达收发组件的装置，其特征在于：所述环框(2)采用钛合金材料。

8.  根据权利要求1所述的一种有引线表面贴装式雷达收发组件的装置，其特征在于：所述基板(4)采用八层电路基板。

9.  根据权利要求1或8所述的一种有引线表面贴装式雷达收发组件的装置，其特征在于：所述基板(4)上设有散热金属化孔(8)。

10.  根据权利要求9所述的一种有引线表面贴装式雷达收发组件的装置，其特征在于：所述基板(4)采用高导热率的氮化铝材料。

说明书一种有引线表面贴装式雷达收发组件的装置
技术领域：
本发明涉及雷达技术领域，具体涉及一种具有小型、轻质、表贴式、可级联特点的有引线表面贴装式雷达收发组件的装置。
背景技术：
随着雷达载荷在气球、飞艇、天基等平台的逐渐发展，天线孔径越来越大，有源通道数目越来越多，但受到平台对雷达载荷重量和体积近乎苛刻的限制，要求雷达系统尤其是相控阵雷达中装机量最大的核心部件收发(T/R)组件要尽可能的轻量化、小型化。而传统的砖块式收发组件一般采用完整的金属盒子作为封装壳体以满足气密性和屏蔽的要求，其重量受到在盒体尤其是底座重量的制约；并且其接口采用高频、低频连接器，需要连接电缆组件或转接器实现与天线、馈电板的互连，需要占用额外的重量和空间。因此，传统的收发组件形式已经不能满足这些场合下雷达载荷的应用需求。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是，提供一种小型、轻质，具有类似器件、表面贴装、可级联的特点，可以有效降低有源天线陈列的剖面高度和质量面密度的有引线表面贴装式雷达收发组件的装置。
本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的有引线表面贴装式雷达收发组件的装置，该装置包括一体化盒体和盖板，一体化盒体包括环框、基板以及若干用来作为电源、控制信号、射频输入、射频输出的接口的引线，盖板与环框顶部焊接，环框底部焊接在基板正面四周，基板背面开有矩形腔，引线焊接在基板背面矩形腔处并在基板两侧成对布置，基板正面安装有雷达收发电路，引线通过金属化孔与雷达收发电路电连接。
采用上述结构后，与现有技术相比，本发明一种有引线表面贴装式雷达收发组件的装置的有益技术效果体现在下述三个方面：
1、本发明一种有引线表面贴装式雷达收发组件的装置利用基板即封装技术，直接将用于 器件装载和电路布线的基板作为封装的一部分，采用环框焊接到基板上形成一体化的盒体，省去了组件盒体的底座使组件的尺寸进一步缩小，集成度更高，重量更轻。
2、本发明一种有引线表面贴装式雷达收发组件的装置采用无连接器的接口技术，使用引线作为射频、电源和控制信号的对外输入、输出接口，免去了使用连接器、电缆组件进行转接额外带来重量和体积的增加，因而收发组件具有类似器件、表面贴装的特点。
3、本发明一种有引线表面贴装式雷达收发组件的装置采用有引线表面贴装式的安装形式和可级联的电路设计方法，使得多个该装置能够同时直接焊接到天线面板上，从而使多个收发组件可级联使用，极大简化了阵列化使用时电源和控制信号的布线方式和难度，有效降低了有源天线面板的剖面高度和质量面密度。
作为优选方式，本发明所述的一种有引线表面贴装式雷达收发组件的装置，其中，雷达收发电路包括多功能芯片、末级功率放大器、低噪声放大器、限幅器、预选滤波器、射频开关、驱动控制电路、用于控制各个芯片工作时序的电源调制电路以及用于各种电压转换的电源管理电路，多功能芯片的Tx端与末级功率放大器电连接，多功能芯片的Rx端与低噪声放大器电连接，驱动控制电路与多功能芯片电连接，电源调制电路同时与电源管理电路、末级功率放大器以及低噪声放大器电连接，预选滤波器两端分别与低噪声放大器和限幅器电连接，射频开关的J1端与末级功率放大器电连接，射频开关的J2端与限幅器电连接，射频开关的RFC端用于与天线电连接。本发明一种有引线表面贴装式雷达收发组件的装置在雷达收发电路中加入电源管理电路的优点是可以减少组件对外所需要的电源品种数量，并且可以降低在多个收发组件级联使用时不同组件由于线上压降对收发组件功率、增益以及一致性等指标的影响。
作为优选方式，本发明中的矩形腔的数量可为十七～五十个，引线的数量可为十七～五十根。
作为优选方式，本发明中的矩形腔的数量可为三十个，引线的数量可为三十根。
作为优选方式，本发明中的矩形腔的尺寸分别是宽为1.5mm，长为2.8mm，深0.39mm。
作为优选方式，本发明中的盖板采用蜂窝式结构形式。采用蜂窝式结构可以有效减轻盖板的重量，从而达到在保证结构强度的前提下进一步减轻重量的目的。
作为优选方式，本发明中的环框采用钛合金材料。
作为优选方式，本发明中的基板采用八层电路基板。
作为优选方式，本发明中的基板上设有散热金属化孔。在功率放大器等热耗集中的区域设计密集的散热金属化孔以形成高效的热流通道，保证收发组件的热耗能快速传导到基板金属化底面，通过与安装收发组件的天线面板进行热交换将热量带走。
作为优选方式，本发明中的基板采用高导热率的氮化铝材料。
附图说明：
图1为本发明一种有引线表面贴装式雷达收发组件的装置的结构示意图；
图2为本发明一种有引线表面贴装式雷达收发组件的装置中盖板的结构示意图；
图3为沿图2中“A-A”线的剖视结构示意图；
图4为本发明一种有引线表面贴装式雷达收发组件的装置中引线的功能示意图；
图5为四个本发明有引线表面贴装式雷达收发组件的装置连接在一起时的应用方式示意图；
图6为本发明一种有引线表面贴装式雷达收发组件的装置中雷达收发电路的电路连接结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施方式对本发明一种有引线表面贴装式雷达收发组件的装置作进一步说明：
如图1、图2和图3所示，在本具体实施方式中，本发明一种有引线表面贴装式雷达收发组件的装置包括一体化盒体和盖板1，一体化盒体包括环框2、基板4以及三十根用来作为电源、控制信号、射频输入、射频输出的接口的引线3，基板4正面安装有雷达收发电路5，基板4背面开有三十个矩形腔6，矩形腔6的尺寸分别是宽为1.5mm，长为2.8mm，深0.39mm。如图2和图3所示，盖板1采用蜂窝式结构形式，这里的蜂窝式结构指的是盖板1底面设有多个六边形凹槽9，这种蜂窝式结构可以在保证结构强度的前提下达到减轻重量的目的。引线3由可伐材料制作，引线3焊接在基板4背面矩形腔6处并在基板4两侧成对布置，引线3通过金属化孔7与雷达收发电路5电连接。环框2采用钛合金材料，盖板1与环框2顶部 采用平行封焊的方式焊接在一起，环框2底部采用金锡或者银铜钎焊的方式焊接在基板4正面四周。基板4采用高导热率的氮化铝材料，基板4的层数为八层，同时基板4在功率放大器等热耗集中的区域设计密集的散热金属化孔8以形成高效的热流通道，保证收发组件的热耗能快速传导到基板4的金属化底面，通过与安装收发组件的天线面板进行热交换将热量带走。基板4、环框2和盖板1一起组成一个密闭的空间，既提供了内部各裸芯片长时间可靠工作所需要的气密封环境，同时又起到了电磁屏蔽的作用。本实施方式中，基板4的尺寸为40mm×25mm，盖板1的厚度在0.25～0.8mm范围内，装置的本体长度(不含引线)为20-50mm，本体宽度(不含引线)为15-30mm，高度为4-8mm。
如图4所示，三十根引线3完成了收发组件对外的射频、电源和控制信号接口，其中包括：射频接口：RF1、RF2；控制信号输入接口：SCi、SDi、SEi、RYi、TRi和PTi；电源输入接口为：VSi、VD1i和VD2i。为实现多个收发组件之间的级联馈电功能，在电源和控制信号输入接口对侧设计了相应的输出接口，分别为：SCo、SDo、SEo、RYo、TRo、PTo以及VSo、VD1o、VD2o。图5给出了多个收发组件在天线面板级联实用的示例，该示例给出了四个收发组件级联的案例，但在应用时不局限于四个。
如图6所示，雷达收发电路5包括多功能芯片51、末级功率放大器52、低噪声放大器53、限幅器54、预选滤波器55、射频开关56、驱动控制电路57、用于控制各个芯片工作时序的电源调制电路58以及用于各种电压转换的电源管理电路59，多功能芯片51的Tx端与末级功率放大器52电连接，多功能芯片51的Rx端与低噪声放大器53电连接，驱动控制电路57与多功能芯片51电连接，电源调制电路58同时与电源管理电路59、末级功率放大器52以及低噪声放大器53电连接，预选滤波器55两端分别与低噪声放大器53和限幅器54电连接，射频开关56的J1端末级与功率放大器52电连接，射频开关56的J2端与限幅器54电连接，射频开关56的RFC端用于与天线电连接。
雷达收发电路5的工作原理如下：发射通道状态时由多功能芯片51完成射频激励信号的相位调节并放大后送给末级功率放大器52，由末级功率放大器52将射频信号放大到所需的功率电平后输出；接收状态时将天线接收的回波信号放大，并保证较低的噪声系数，同时又要满足接收通道的幅度、相位控制要求，还要对带外的信号进行滤波抑制，这部分功能分别 由限幅器54、低噪声放大器53、多功能芯片51和预选滤波器55等完成。驱动控制是指将串行输入数据转换为并行的输出信号，用来控制收发组件多功能芯片51内部的相位、衰减状态及开关切换等。电源调制用于控制接收通道、发射通道上芯片的工作时序，保证发射、接收分时工作。电源管理主要包括电压变换的芯片，用于产生收发组件内部各芯片工作所需的电压，以减少收发组件对外接口所需的电源品种和降低多组件级联工作时传输线上压降对组件性能指标不一致的影响。
结合图4和图6，接收工作状态时，射频信号由引线RF2进入组件，经射频开关56的RFC端、J2端(接收时射频开关切换到J2端)进入限幅器54输入端，限幅器54输出到预选滤波器55，经预选滤波器55后进入低噪声放大器53输入端，经低噪声放大器53后进入多功能芯片51的Rx端，在多功能芯片51内部完成射频信号的幅度、相位控制并放大后输出到Com端，Com端经引线RF1输出。发射状态时，射频激励信号经引线RF1进入多功能芯片51的Com端，在多功能芯片51内部完成射频信号的相位调节并放大后输出至Tx端，Tx端与末级功率放大器52的输入端相连，经末级功率放大器52进行放大后到射频开关56的J1端(此时射频开关切换到J1端)，通过射频开关56的RFC口输出到引线RF2。
本发明一种有引线表面贴装式雷达收发组件的装置的制作流程如下步骤：
1、基板制作：采用多层AlN技术制作电路基板，基板尺寸为40mm×25mm，基板层数为8层；
2、盒体焊接：把采用钛合金制作的环框和可伐材料制作的引线分别焊接到AlN基板的正面和背面上，焊接的工艺可采用金锡或者银铜钎焊的方式；
3、器件装载：把多功能芯片、低噪声放大器、功率放大器、限幅器、预选滤波器等器件装载在AlN基板上，然后利用金丝压焊及球焊完成芯片与基板间的电连接。
4、顶层封盖：将盖板和一体化盒体的环框采用平行封焊的方式焊接在一起，完成封盖。
以上所述仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。