高集成度的相控陣天線T組件通道集成方法技術

本發明專利技術提出的高集成度的相控陣天線T組件通道集成方法，旨在提供一種實現簡單，能夠滿足Ka頻段的8通道T組件高集成度和高效率的設計方法。本發明專利技術通過下述技術方案予以實現：硅基CMOS工藝集成芯片將Ka波段T組件多個通道和每通道的相位移相、預放大的多個器件功能集成在硅基CMOS工藝集成芯片中；然后在相控陣發射天線的T組件中，將來自波束形成網絡的多路Ka頻段射頻信號同時送一片多通道CMOS工藝集成芯片、硅基CMOS工藝集成芯片內部，通過微電路并行實現多路信號的相位移相、幅度衰減和功率預放大，由CMOS工藝集成芯片輸出多路移相、放大后的射頻信號送給砷化鎵GaAs功率放大器PA芯片，將放大后的Ka頻段射頻信號輸出至天線陣面的多個天線陣元。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術是關于測控通信領域中，能夠應用于Ka頻段二維有源相控陣天線的高集成度的T組件通道集成方法。
技術介紹
Ka頻段相控陣天線通常由天線陣面、T/R組件、波束形成網絡、波控器和電源組成，主要包括Ka頻段相控陣發射天線和Ka頻段相控陣接收天線，Ka頻段相控陣發射天線是發射信號依次通過波束形成網絡、T組件再送到天線陣面進行信號輻射過程，Ka頻段相控陣接收天線是接收信號依次由天線陣面送R組件，再送波束形成網絡，輸出一路合成的射頻信號過程。在Ka頻段相控陣發射天線中，移相器和功率放大器統稱為發射組件(T組件)，主要用于信號發射鏈路，對波束形成網絡送入的發射信號依次進行相位移相和功率放大;在Ka頻段相控陣接收天線中，低噪聲放大器和移相器統稱為接收組件(R組件)，主要用于信號接收鏈路，對接收的微弱信號依次進行低噪聲放大和相位移相。在測控通信領域，由于相控陣天線的發射鏈路和接收鏈路通常為全雙工工作狀態，且發射鏈路和接收鏈路的工作信號均為連續波信號形式，接收和發射信號工作頻率相隔較近，為確保收發鏈路正常工作，相控陣天線需保證收發通道之間的隔離度要求，為此相控陣發射天線和相控陣接收天線往往采用分開設計，將相控陣天線的T組件和R組件分別進行獨立設計。由于目前Ka波段功率放大(PA)芯片的設計效率較低，與R組件相比較，T組件的功耗往往高于R組件的功耗，因此，實際工程應用中，提高T組件的電路設計效率，降低T組件功耗是相控陣發射天線實現長時間連續工作的關鍵。而在測控通信領域，相控陣發射天線主要用于支持返向飛行器的遙測數據傳輸，為實現較高的信息傳輸速率，往往要求相控陣發射天線輸出信號具有高EIRP值，為此Ka頻段相控陣發射天線中就需要增加發射陣元規模或每個發射陣元配置大功率Ka頻段功放芯片，在飛行器天線開窗口尺寸給定條件下，只能采用配置大功率Ka頻段功放芯片的技術途徑，而Ka頻段功放芯片的設計效率較低，導致T組件的功耗較大，影響T組件的工作可靠性，因此，提高T組件通道的設計效率尤為必要。同時，工作在Ka頻段的相控陣發射天線，發射天線陣面相鄰陣元之間的間距通常設計為半個波長長度。由于Ka頻段發射天線相鄰陣元之間半個波長長度間距狹小，導致T組件部分的器件安裝空間非常有限，而每個發射陣元后端要依次連接功放芯片、移相器芯片等器件，器件數量多，且通道失配誤差會嚴重導致相控陣發射天線空間波束合成性能的下降，采用常規的T組件集成方法非常困難。因此，需要提高T組件的設計集成度，減小T組件的設計尺寸，這是Ka頻段相控陣發射天線設備研制中需要迫切解決的技術問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對現有的Ka頻段相控陣天線T組件存在的不足之處，提供一種具有集成度高、散熱性好和可靠性高，實現技術難度小，能夠實現T組件高集成度和高效率設計的方法。本專利技術解決現有技術問題所采用的方案是:一種高集成度的相控陣天線T組件通道集成方法，其特征在于包括如下步驟:采用硅基CMOS工藝集成芯片，將Ka波段T組件多個通道和每通道的相位移相、預放大的多個器件功能集成在硅基CMOS工藝集成芯片中；然后在相控陣發射天線的T組件中，將來自波束形成網絡的多路Ka頻段射頻信號同時送一片多通道CMOS工藝集成芯片、硅基CMOS工藝集成芯片內部，通過微電路并行實現多路信號的相位移相、幅度衰減和功率預放大，由CMOS工藝集成芯片輸出多路移相、放大后的射頻信號分別送給對應數量相同的砷化鎵GaAs工藝制造的功率放大器PA芯片，功率放大器PA芯片將放大后的Ka頻段射頻信號輸出至天線陣面的多個天線陣元。本專利技術相比于現有技術具有如下有益效果: 集成度高、散熱性好。本專利技術將Ka波段T組件多個通道、每通道有多個器件功能高度集成在硅基CMOS工藝集成芯片中，解決了 Ka頻段相控陣發射天線T組件狹小空間區域范圍內要集成大量器件的技術難題。而且可靠性高。實現技術難度小。本專利技術針對Ka頻段相控陣發射天線T組件功耗較大、連接器件數量多的問題，采用不同于傳統的T組件設計，利用多通道硅基CMOS工藝集成芯片實現多路射頻信號的移相、衰減和預放大;利用電子迀移率高的砷化鎵GaAs工藝功放器芯片，實現射頻信號的高效率放大，從而克服了由于Ka頻段發射天線相鄰天線陣元之間半個波長長度間距狹小，每個發射陣元后端要依次連接功放芯片、移相器芯片等器件，器件數量多，常規的T組件集成方法非常困難的問題。【附圖說明】下面結合附圖和實施例對本專利進一步說明。圖1是本專利技術高集成度的相控陣天線T組件通道集成方法的原理框圖。【具體實施方式】參閱圖1。在以下實施例描述的實施例中，根據本專利技術采用硅基CMOS工藝集成芯片，將Ka波段T組件多個通道和每通道的相位移相、預放大的多個器件功能集成在硅基CMOS工藝集成芯片中；然后在相控陣發射天線的T組件中，將來自波束形成網絡的多路Ka頻段射頻信號同時送一片多通道CMOS工藝集成芯片，硅基CMOS工藝集成芯片內部，通過微電路并行實現多路信號的相位移相、幅度衰減和功率預放大，由CMOS工藝集成芯片輸出多路移相、放大后的射頻信號分別送給對應數量相同的砷化鎵GaAs工藝制造的功率放大器PA芯片，功率放大器PA芯片將放大后的Ka頻段射頻信號輸出至天線陣面的多個天線陣元。所述的多個通道可以是8通道。以8通道T組件和相控陣天線的波束形成網絡8路Ka頻段射頻信號為例，8通道T組件采用一片CMOS工藝的集成芯片，實現8路Ka頻段射頻信號的相位移相、幅度衰減和功率預防大。CMOS工藝的集成芯片將Ka波段T組件8個通道和每通道的相位移相器、幅度衰減器和功率放大器件集成在硅基CMOS工藝集成芯片中。來自波束形成網絡的8路Ka頻段射頻信號，送入一片8通道CMOS工藝集成芯片，在一片集成芯片中實現8路信號的相位移相、幅度衰減和功率預放大，然后，CMOS工藝集成芯片將輸出8路移相后的射頻信號分別送給8個GaAs工藝的功率放大器PA芯片，由Ka頻段功率放大芯片實現8路射頻信號放大后輸出給天線陣面的8個陣元。【主權項】1.一種高集成度的相控陣天線T組件通道集成方法，其特征在于包括如下步驟:采用硅基CMOS工藝集成芯片，將Ka波段T組件多個通道和每通道的相位移相、預放大的多個器件功能集成在硅基CMOS工藝集成芯片中；然后在相控陣發射天線的T組件中，將來自波束形成網絡的多路Ka頻段射頻信號同時送一片多通道CMOS工藝集成芯片、硅基CMOS工藝集成芯片內部，通過微電路并行實現多路信號的相位移相、幅度衰減和功率預放大，由CMOS工藝集成芯片輸出多路移相、放大后的射頻信號分別送給對應數量相同的砷化鎵GaAs工藝制造的功率放大器PA芯片，功率放大器PA芯片將放大后的Ka頻段射頻信號輸出至天線陣面的多個天線陣元。2.按權利要求1所述的高集成度的相控陣天線T組件通道集成方法，其特征在于，所述的多個通道可以是8通道。3.按權利要求2所述的高集成度的相控陣天線T組件通道集成方法，其特征在于，8通道T組件采用一片CMOS工藝的集成芯片，實現8路Ka頻段射頻信號的相位移相、幅度衰減和功率預防大。4.按權利要求2所述的高集成度的相控陣天線T組件通道集成方法，其特征在于，CMOS工藝的集成芯片將Ka波段T組件8個通道和每通道的相位移相器、幅度衰減本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高集成度的相控陣天線T組件通道集成方法，其特征在于包括如下步驟：采用硅基CMOS工藝集成芯片，將Ka波段T組件多個通道和每通道的相位移相、預放大的多個器件功能集成在硅基CMOS工藝集成芯片中；然后在相控陣發射天線的T組件中，將來自波束形成網絡的多路Ka頻段射頻信號同時送一片多通道CMOS工藝集成芯片、硅基CMOS工藝集成芯片內部，通過微電路并行實現多路信號的相位移相、幅度衰減和功率預放大，由CMOS工藝集成芯片輸出多路移相、放大后的射頻信號分別送給對應數量相同的砷化鎵GaAs工藝制造的功率放大器PA芯片，功率放大器PA芯片將放大后的Ka頻段射頻信號輸出至天線陣面的多個天線陣元。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：萬永倫，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第十研究所，
類型：發明
國別省市：四川;51