一种多通道幅相处理封装芯片及相控阵天线机构的制作方法

本发明涉及毫米波频段天线技术领域，特别是涉及一种多通道幅相处理封装芯片及相控阵天线机构。

背景技术：

传统的相控阵天线系统包含天线单元、调幅调相单元(幅相处理单元)、放大单元、馈电单元和波控单元等。不仅组成部件多，如射频接口、控制接口、供电接口等各类接口的数量也众多，但由于相控阵天线的布局空间有限，传统技术中针对不同的信号只能设计独立电路通道对其进行相应的幅相处理、功分处理、调频处理等等信号处理工作。因此传统的相控阵天线的界面布局繁琐、结构复杂，而且体积重量大、装配难度高、成本高，这不仅限制了相控阵天线在有限空间环境下的应用，还限制了相控阵天线的整机电气性能的提高。

可见，现有技术中存在着相控阵天线系统的各组件模块布局结构复杂，布局结构不合理，限制了相控阵天线朝轻型化、高性能化的方向发展，由此造成相控阵天线的应用成本居高不下的技术问题。

技术实现要素：

本申请提供一种多通道幅相处理封装芯片及相控阵天线机构，用以解决现有技术中存在着相控阵天线系统的各组件模块布局结构复杂，布局结构不合理，限制了相控阵天线朝轻型化、高性能化的方向发展，由此造成相控阵天线的应用成本居高不下的技术问题。

本申请第一方面提供了一种多通道幅相处理封装芯片，包括：

微波基板，所述微波基板内设置有馈电通路；

多通道幅相处理芯片，设置在所述微波基板表面上，且与所述馈电通路实现电气连接，其中，所述多通道幅相处理芯片可通过多个信号处理通道同时对不同频率范围内的信号进行功分处理，和/或数字控制处理、和/或放大处理；

封装表壳，设置在所述微波基板上且与所述微波基板围成密封的腔体结构，所述多通道幅相处理芯片处于所述腔体结构内。

可选地，所述封装表壳为陶瓷材料。

可选地，在所述封装表壳内还设置有包覆所述多通道幅相处理芯片的塑料封装层，其中，所述塑料封装层与所述封装表壳之间的距离小于等于预设距离，或所述塑料封装层填充满所述腔体结构内部。

可选地，所述多通道幅相处理芯片采用倒装焊接工艺实现所述多个信号处理通道分别对应与所述馈电通路的电气互联。

本申请第二方面提供了一种相控阵天线机构，包括：

多层微波基板；

天线模块，设置在所述多层微波基板的一侧表面上；

至少两个如第一方面所述的多通道幅相处理封装芯片，设置在与所述天线模块相对的所述多层微波基板另一侧表面上；

馈电网络，设置在所述多层微波基板的内层中，通过设置在所述多层微波基板内的垂直通孔分别与所述多通道幅相处理封装芯片、所述天线模块连接；

射频合口连接器，设置在所述多层微波基板上，通过所述馈电网络与所述多通道幅相处理封装芯片及所述天线模块连接，用以收发射频信号。

可选地，所述天线机构还包括：

至少两个波束控制模块，设置在所述多层微波基板上且与所述馈电网络连接，用以分别为对应的多通道幅相处理封装芯片供电，以及发出数控信号，以使对应的多通道幅相处理封装芯片按照与所述数控信号对应的方式控制射频信号波束产生所需的相位幅度。

可选地，所述馈电网络包括：

功分合成结构，用以对所经过的信号进行功分或合成，以获得对应的功分后的多路信号，或合成后的一路信号。

可选地，所述至少两个波束控制模块按照等距方式排列设置在所述多通道幅相处理封装芯片所在侧的边缘位置。

可选地，所述天线模块为微带天线。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中的技术方案可以通过将多通道幅相处理芯片采用封装表壳封装在微波基板上形成多通道幅相处理封装芯片，从而实现通过一块小体积的集成电路板对属于多个频段区间的多个信号分别独立的同时进行幅相调控处理、功分合成处理、放大处理等，具有极大精简多信号处理电路铺设复杂度的技术效果；同时，本申请实施例中的技术方案还通过将天线模块、馈电网络、多通道幅相处理封装芯片、射频合口连接器等相控阵天线的多个基础模块集成在一张介质基板上，并采用合理紧凑的布局方案，起到了进一步减小相控阵天线系统的重量和体积的作用，具有提高相控阵天线集成度和电气性能的技术效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种多通道幅相处理封装芯片的结构图；

图2为本发明实施例提供的一种相控阵天线机构的芯片所在面的结构图；

图3为本发明实施例提供的一种相控阵天线机构的天线模块所在面的结构图。

具体实施方式

本申请提供一种多通道幅相处理封装芯片及相控阵天线机构，用以解决现有技术中存在着相控阵天线系统的各组件模块布局结构复杂，布局结构不合理，限制了相控阵天线朝轻型化、高性能化的方向发展，由此造成相控阵天线的应用成本居高不下的技术问题。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本申请实施例中的技术方案可以通过将多通道幅相处理芯片采用封装表壳封装在微波基板上形成多通道幅相处理封装芯片，从而实现通过一块小体积的集成电路板对属于多个频段区间的多个信号分别独立的同时进行幅相调控处理、功分合成处理、放大处理等，具有极大精简多信号处理电路铺设复杂度的技术效果；同时，本申请实施例中的技术方案还通过将天线模块、馈电网络、多通道幅相处理封装芯片、射频合口连接器等相控阵天线的多个基础模块集成在一张介质基板上，并采用合理紧凑的布局方案，起到了进一步减小相控阵天线系统的重量和体积的作用，具有提高相控阵天线集成度和电气性能的技术效果。

下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

实施例一

请参考图1，本申请实施例一提供一种多通道幅相处理封装芯片10，包括：

微波基板11，所述微波基板11内设置有馈电通路111；

多通道幅相处理芯片12，设置在所述微波基板11表面上，且与所述馈电通路实现电气连接，其中，所述多通道幅相处理芯片12可通过多个信号处理通道同时对不同频率范围内的信号进行功分处理，和/或数字控制处理、和/或放大处理；

封装表壳13，设置在所述微波基板11上且与所述微波基板11围成密封的腔体结构，所述多通道幅相处理芯片12处于所述腔体结构内。

数字控制处理包括幅相处理、供电处理、波束控制等可基于数字控制信号而进行的信号处理作业，在实际操作是用户可以根据实际需要而选择相应的数字控制处理功能，本申请实施例中的技术方案不作进一步的限定。

在本申请实施例中，所述封装表壳13为陶瓷材料；或者所述封装表壳13内还设置有包覆所述多通道幅相处理芯片12的塑料封装层，其中，所述塑料封装层与所述封装表壳13之间的距离小于等于预设距离，或所述塑料封装层填充满所述腔体结构内部。

换言之，所述封装表壳13可以根据其实际材料选择采用无缝封装或有缝封装的方式。例如，当所述封装表壳13为采用塑胶材料时，可以在所述多通道幅相处理芯片12的表面包覆塑料封装层，而该塑料封装层可以充满所述封装表壳13和所述多通道幅相处理芯片12之间的空间，以无缝封装的方式实现较佳的电性隔离度；而当所述封装表壳13为陶瓷材料时，则可以采用被封装的多通道幅相处理芯片12与封装表壳13之间存在一定间隔缝隙的有缝封装方式，在实现较佳的电性隔离度基础上还能减少材料的用量。进一步的，作为一种优选方式，本申请实施例中的封装材料还可以采用陶瓷材料作为所述封装表壳13，同时在所述多通道幅相处理芯片12的表面上仍旧包覆塑料封装层以进一步提升被封装的多通道幅相处理芯片12的隔离度。

而所述多通道幅相处理芯片12是指在一个芯片中设置多个电路通道，并在这些电路通道中各自对传输经过的信号分别对应进行幅相处理的芯片。目前，现有技术中已经实现对该种芯片的设计(详见申请号为：201710584906.6，名称为《一种信号处理电路》的发明专利)。当然，除了分别对不同的信号进行独立的幅相处理之外，所述多通道幅相处理芯片12还可以对信号做放大、调频、功分等处理。用户可以根据需要而选择与对应频段信号相应的多通道幅相处理芯片12进行封装处理。由于一颗多通道幅相处理芯片12即可实现对属于多个频段区间的多个信号同时分别独立进行幅相调控处理、功分合成处理、放大处理、等多种信号处理作业，选择将多颗多通道幅相处理芯片12集成在一块微波基板11上，即可实现通过一块小体积的集成电路板对属于多个频段区间的多个信号分别独立的同时进行幅相调控处理、功分合成处理、放大处理等，由此不仅起到了极大精简多信号处理电路铺设复杂度的技术效果，还起到了减少平板相控阵天线中芯片的种类和数量，大幅度降低生产应用成本、以及简化外部电路设计的技术效果。

需要指出的是，在实际应用中，本申请实施例中的所述多通道幅相处理芯片12其长宽尺寸具体可以为6*6毫米。

进一步地，所述多通道幅相处理芯片12采用倒装焊接工艺实现所述多个信号处理通道分别对应与所述馈电通路的电气互联。

实施例二

请参考图2、图3，本申请实施例二提供一种相控阵天线机构，包括：

多层微波基板21；

天线模块22，设置在所述多层微波基板21的一侧表面上,所述天线模块22具体可以为微带天线；

至少两个如实施例一所述的多通道幅相处理封装芯片，设置在与所述天线模块22相对的所述多层微波基板21另一侧表面上；

馈电网络23，设置在所述多层微波基板21的内层中，通过设置在所述多层微波基板21内的垂直通孔211分别与所述多通道幅相处理封装芯片、所述天线模块22连接，所述馈电网络23可以为与实施例一中的馈电通路相通；

射频合口连接器24，设置在所述多层微波基板21上，通过所述馈电网络23与所述多通道幅相处理封装芯片及所述天线模块22连接，用以收发射频信号。

同时，本申请实施例中的所述天线机构还包括：

至少两个波束控制模块25，设置在所述多层微波基板21上且与所述馈电网络23连接，用以分别为对应的多通道幅相处理封装芯片供电，以及发出数控信号，以使对应的多通道幅相处理封装芯片按照与所述数控信号对应的方式控制射频信号波束产生所需的相位及幅度。

而所述馈电网络23包括：

功分合成结构231，用以对所经过的信号进行功分或合成，以获得对应的功分后的多路信号，或合成后的一路信号。

进一步地，所述至少两个波束控制模块25按照等距方式排列设置在所述多通道幅相处理封装芯片所在侧的边缘位置。

在实际操作时，可以采用多层印制板工艺技术将相控阵天线的各个部件集成在一张介质基板(例如印制电路板)上，这些部件可以是如上所述的天线模块22、多通道幅相处理封装芯片、包括功分合成结构231的馈电网络23、射频合口连接器24、以及至少两个波束控制模块25、等等，只要是可用介质基板承载并组成相控阵天线系统的基础部件，都可以集成在该介质基板上。

所述天线模块22在相控阵天线中用以完成信号的接收或发射功能，而为了进一步降低所述相控阵天线机构的重量和体积，所述天线模块22具体为辐射贴片。辐射微带天线采用标准间距设计，可拼接扩展为不同阵元数量的相控阵天线。

所述波束控制模块25可以为所述多通道幅相处理封装芯片供电、并向所述多通道幅相处理封装芯片提供信号波束产生所需的相位调控、幅度调控的数字控制信号，实现对相控阵天线的数字控制和供电功能。

所述射频合口连接器24用以在信号发射状态下时将射频信号输入至所述相控阵天线机构，在信号接收状态下将射频信号由所述相控阵天线机构输出至后端设备。

而所述至少两个多通道幅相处理芯片12即可实现对属于多个频段区间的多个信号同时分别独立进行幅相调控处理、功分合成处理、放大处理、等多种信号处理功能。

通过上述各功能模块的联合作业即可在一张介质基板上实现相控阵天线系统的波束控制、幅相调制、信号放大、天线发射接收等功能。

而为了进一步提高相控阵天线模块22在介质基板上的布局合理性和紧凑性，所述至少两个波束控制模块25以及其它后端处理模块也可以按照等距方式排列设置在所述多通道幅相处理封装芯片所在侧的边缘位置。

由此可见，本申请实施例中的技术方案可以通过将多通道幅相处理芯片采用封装表壳封装在微波基板上形成多通道幅相处理封装芯片，从而实现通过一块小体积的集成电路板对属于多个频段区间的多个信号分别独立的同时进行幅相调控处理、功分合成处理、放大处理等，具有极大精简多信号处理电路铺设复杂度的技术效果；同时，本申请实施例中的技术方案还通过将天线模块、馈电网络、多通道幅相处理封装芯片、射频合口连接器等相控阵天线的多个基础模块集成在一张介质基板上，并采用合理紧凑的布局方案，起到了进一步减小相控阵天线系统的重量和体积的作用，具有提高相控阵天线集成度和电气性能的技术效果。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。进一步地，本申请技术方案中的各个方法步骤可以颠倒，变换先后顺序而依然落入本申请所涵盖的发明范围中。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。