【摘 要】
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多波束天线系统既能够提高雷达的探测性能和抗干扰能力,又可以满足高速率数据传输和超密集终端连接的场景需求,在军、民用领域都发挥着巨大的作用。随着电子系统对小型化、集成化要求的不断提高以及相关先进电子封装技术的进步,对多波束天线系统开展小型化、一体化、轻型化的Si P研究具有重要意义。本文对各种多波束天线系统的工作原理进行研究,根据有源相控阵射频波束形成原理,采用基于高温共烧陶瓷工艺的系统级封装方法,
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多波束天线系统既能够提高雷达的探测性能和抗干扰能力,又可以满足高速率数据传输和超密集终端连接的场景需求,在军、民用领域都发挥着巨大的作用。随着电子系统对小型化、集成化要求的不断提高以及相关先进电子封装技术的进步,对多波束天线系统开展小型化、一体化、轻型化的Si P研究具有重要意义。本文对各种多波束天线系统的工作原理进行研究,根据有源相控阵射频波束形成原理,采用基于高温共烧陶瓷工艺的系统级封装方法,设计加工了一款工作在Ka频段的8×8多波束接收组件。针对8路天线信号,组件能够实现8个波束的同时接收,并且通过内部8组8路独立可控的移相衰减通道可以控制每个波束的波束指向以及旁瓣水平,达到灵活控制波束的目的。组件尺寸仅为43mm×19mm×2.9mm,整体陶瓷封装基板由33层HTCC生瓷片共烧而成,内部封装8颗BGA倒装焊的幅相多功能芯片和8颗八路合成器芯片。在一体化的瓦片式结构中同时集成了幅相控制和波束合成两种功能,实现了8个波束的同时接收。本文完整装配测试分析了一款基于LTCC工艺设计的模块化多波束接收组件,并改进提出了在一体化HTCC组件内部采用30Ω非标准阻抗进行信号传输,在外接端口匹配转换为50Ω标准阻抗,能够有效地降低基板的使用层数;针对BGA封装的多功能芯片设计了位于HTCC基板芯片腔底部的Ka频段球栅阵列宽带匹配过渡结构。另外,本文在单板上对BGA倒装焊的硅基CMOS八通道幅相多功能芯片进行了性能和程序验证。多波束一体化HTCC组件测试结果表明,在27.5GHz-30GHz工作频段内,8个接收波束对应的单通道损耗最小为3.5d B,最大为6.5d B;校正后的通道间相对增益一致性趋势相同,幅度差优于1.5d B;衰减RMS误差小于1d B,移相RMS误差小于3°;衰减引起的附加相位变化优于10°,移相引起的附加幅度变化优于1d B;两个波束间的隔离度约为50d B。
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