專利名稱：毫米波全息成像系統前端收發(fā)陣列天線與開關的集成結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及毫米波全息成像系統，特別是涉及一種毫米波全息成像系統前端收發(fā)陣列天線與開關的集成結構。
背景技術：
毫米波全息成像技術，其原理是由毫米波發(fā)射機向外發(fā)射毫米波信號，然后對經過目標反射的回波進行FFT變換和距離補償等得到目標的毫米波全息圖，最后經過圖像恢復等算法的處理實現對目標的毫米波三維成像。為了降低成本，提高一致性，縮短掃描時間，毫米波全息成像系統使用一套收發(fā)信機前端，采用天線陣列橫向電掃描與縱向機械掃描相結合的形式。其中，電掃描由N+1個單刀N擲開關構成的開關樹控制。由于機械掃描運動速度很快，對于系統集成結構的穩(wěn)固性提出了很高的要求，特別是毫米波全息成像系統的收發(fā)天線都是懸空的。同時毫米波全息成像系統對于前端收發(fā)陣列提出了體積，成本，集成度，易裝配拆卸性等方面很嚴格的要求。然而目前現有的毫米波全息成像系統前端收發(fā)陣列存在的體積大、穩(wěn)定性差、接插件過多、裝配和拆卸繁瑣、成本高、不同通道一致性差的缺點。
發(fā)明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種毫米波全息成像系統前端收發(fā)陣列天線與開關的集成結構，具有穩(wěn)定性好、體積小、易于裝配調試和拆卸、集成度高、各通道各模塊一致性好的特點。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種毫米波全息成像系統前端收發(fā)陣列天線與開關的集成結構，包括M個第一射頻PCB、第二射頻PCB、第一板體、第二板體、封裝蓋體和開關邏輯控制接口，其特征在于，所述的每個第一射頻PCB上集成有N 個平面微帶縫隙天線和一個第一級開關，其中，相鄰的平面微帶縫隙天線中心間距為1. 5 個波長；所述的第一級開關的輸出端數目為N個，分別與所述的N個平面微帶縫隙天線相連；所述的M個第一射頻PCB固定在所述的第一板體上，并位于同一水平面，其中，所述的第一級開關與所述的第一板體接觸，所述的平面微帶縫隙天線穿過所述的第一板體上縫懸空；所述的第二射頻PCB上集成有一個第二級開關；所述的第二開關的輸出端數目為M個， 分別與所述的M個第一級開關的輸入端相連；所述的第二射頻PCB固定在所述的第二板體上；所述的第一板體和第二板體的一側均設有所述的開關邏輯控制接口 ；所述的第一板體和第二板體封裝在所述的封裝蓋體內；其中，M，N > 2。所述的第一級開關為毫米波單刀N擲開關；所述的毫米波單刀N擲開關為采用 PIN 二極管管芯的單片毫米波集成電路。所述的第二級開關為毫米波單刀M擲開關；所述的毫米波單刀M擲開關為采用 PIN 二極管管芯的單片毫米波集成電路。[0009]所述的第一級開關的N個輸出端引腳通過N根50 Ω微帶線引出到N個輸出端口， 相鄰微帶線輸出端之間間距為1. 5個波長。所述的平面微帶縫隙天線采用槽線-微帶轉換結構；所述的N個平面微帶縫隙天線與所述的第一級開關引出的N根50 Ω微帶線連接。所述的第二級開關的輸出端與所述的M個第一級開關的輸入端之間通過射頻連接頭和同軸電纜相連。所述的第一板體、第二板體和封裝蓋體均由銅制成；所述的第一板體、第二板體和封裝蓋體的表面鍍金。有益效果由于采用了上述的技術方案，本實用新型與現有技術相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果本實用新型采用了平面微帶天線與第一級開關直接集成，不但大大減少了射頻連接頭和電纜的使用數量，而且大大降低了生產成本、壓縮了尺寸，從而降低了饋線的損耗， 避免了因射頻接頭引起的不一致性和可靠性問題以及簡化了裝配、調試和拆卸工作，提高了系統效率。

圖1是本實用新型的系統框圖；圖2是本實用新型的第一級模塊與第二級模塊的擺放和連接方式示意圖；圖3是本實用新型的第一射頻PCB在板體上的安裝方式示意圖；圖4是本實用新型的平面微帶縫隙天線結構示意圖；圖5是本實用新型的第二級開關模塊示意圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本實用新型。應理解，這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。此外應理解，在閱讀了本實用新型講授的內容之后，本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。本實用新型涉及一種毫米波全息成像系統前端收發(fā)陣列天線與開關的集成結構， 如圖1和圖2所示，包括具有孔和縫的板體和封裝蓋體、第一射頻PCB、開關邏輯控制接口和第二射頻PCB。其中，板體和封裝蓋體均由銅制成，板體和封裝蓋體的表面鍍金。需要說明的是，板體和封裝蓋體還可以采用其他硬質金屬材料制成；板體和封裝蓋體表面也可以鍍有其他高導電性材料。第一射頻PCB上集成有8個平面微帶縫隙天線與一個第一級毫米波單刀八擲開關，其中，相鄰的平面微帶縫隙天線中心間距為1. 5個波長，其面積為66mmX96mm。如圖3 所示，第一射頻PCB固定在第一板體上，其中，第一級毫米波單刀八擲開關部分用螺絲固定的板體上，天線端部分通過板體上的縫伸出并懸空。圖4所示的是平面微帶縫隙天線的結構示意圖，天線的面積為36mmX10mm，相鄰等距為12mm的8個這樣的天線與第一級毫米波單刀八擲開關的輸出端相連，并構成第一級的一個模塊單元，外觀尺寸為96mmX30mm?？偣灿?個這樣的模塊單元相鄰緊挨固定在同一水平面上。毫米波單刀八擲開關是采用PIN 二極管管芯的單片毫米波集成電路芯片。其芯片的8個引腳通過8個50 Ω微帶線引出與8個平面微帶縫隙天線相鄰，相鄰微帶線輸出端之間間距為1.5個波長。開關邏輯電平接口在板體的一側，通過開關邏輯控制電平，64個通道中每次只能選通一個通道，其他63個通道截止。如圖5所示，第二級開關集成在一塊單獨的射頻PCB上，通過螺絲固定在板體上， 加上封裝蓋體，構成一個模塊。第二級開關同樣為毫米波單刀八擲開關，同樣采用PIN 二極管管芯的單片毫米波集成電路芯片。其開關芯片8個引腳通過8個50 Ω微帶線引出與射頻接頭相連。第二級開關的8個端口 Jl、J2、J3、J4、J5、J6、J7、J8分別與第一級的8個模塊的輸入端口通過同軸電纜相連，作為接收端時，端口 JO連接收機；作為發(fā)射端時，端口 JO連接發(fā)射機。通過開關邏輯控制電平，每次選通第二級開關中一路通道，并同時相應選通此通道對應的第一級的模塊的一路通道，而使其他所有通道截止，這樣從天線到接收機或發(fā)射機形成一路完整的信號通道。不難發(fā)現，本實用新型結構緊湊，大大減少結構件零件數量、接插件數量、縮短連接線長度，易于裝配和拆卸，降低了成本，提高了各通道各模塊的一致性，提高整機的性能、 質量和可靠性，適合于大批量生產，從而滿足毫米波全息成像系統的需求。
權利要求1.一種毫米波全息成像系統前端收發(fā)陣列天線與開關的集成結構，包括M個第一射頻 PCB、第二射頻PCB、第一板體、第二板體、封裝蓋體和開關邏輯控制接口，其特征在于，所述的每個第一射頻PCB上集成有N個平面微帶縫隙天線和一個第一級開關，其中，相鄰的平面微帶縫隙天線中心間距為1. 5個波長；所述的第一級開關的輸出端數目為N個，分別與所述的N個平面微帶縫隙天線相連；所述的M個第一射頻PCB固定在所述的第一板體上，并位于同一水平面，其中，所述的第一級開關與所述的第一板體接觸，所述的平面微帶縫隙天線穿過所述的第一板體上縫懸空；所述的第二射頻PCB上集成有一個第二級開關；所述的第二開關的輸出端數目為M個，分別與所述的M個第一級開關的輸入端相連；所述的第二射頻 PCB固定在所述的第二板體上；所述的第一板體和第二板體的一側均設有所述的開關邏輯控制接口 ；所述的第一板體和第二板體封裝在所述的封裝蓋體內；其中，M，N > 2。
2.根據權利要求1所述的毫米波全息成像系統前端收發(fā)陣列天線與開關的集成結構， 其特征在于，所述的第一級開關為毫米波單刀N擲開關；所述的毫米波單刀N擲開關為采用 PIN 二極管管芯的單片毫米波集成電路。
3.根據權利要求1所述的毫米波全息成像系統前端收發(fā)陣列天線與開關的集成結構， 其特征在于，所述的第二級開關為毫米波單刀M擲開關；所述的毫米波單刀M擲開關為采用 PIN 二極管管芯的單片毫米波集成電路。
4.根據權利要求2所述的毫米波全息成像系統前端收發(fā)陣列天線與開關的集成結構， 其特征在于，所述的第一級開關的N個輸出端引腳通過N根50 Ω微帶線引出到N個輸出端口，相鄰微帶線輸出端之間間距為1. 5個波長。
5.根據權利要求4所述的毫米波全息成像系統前端收發(fā)陣列天線與開關的集成結構， 其特征在于，所述的平面微帶縫隙天線采用槽線-微帶轉換結構；所述的N個平面微帶縫隙天線與所述的第一級開關引出的N根50 Ω微帶線連接。
6.根據權利要求3所述的毫米波全息成像系統前端收發(fā)陣列天線與開關的集成結構， 其特征在于，所述的第二級開關的輸出端與所述的M個第一級開關的輸入端之間通過射頻連接頭和同軸電纜相連。
7.根據權利要求1所述的毫米波全息成像系統前端收發(fā)陣列天線與開關的集成結構， 其特征在于，所述的第一板體、第二板體和封裝蓋體均由銅制成；所述的第一板體、第二板體和封裝蓋體的表面鍍金。
專利摘要本實用新型涉及一種毫米波全息成像系統前端收發(fā)陣列天線與開關的集成結構，包括M個第一射頻PCB、第二射頻PCB、第一板體、第二板體、封裝蓋體和開關邏輯控制接口，每個第一射頻PCB上集成有N個平面微帶縫隙天線和一個第一級開關；第一級開關的輸出端數目為N個，分別與N個平面微帶縫隙天線相連；M個第一射頻PCB固定在第一板體上；第二射頻PCB上集成有一個第二級開關；第二開關的輸出端數目為M個，分別與M個第一級開關的輸入端相連；第二射頻PCB固定在第二板體上；第一板體和第二板體的一側均設有開關邏輯控制接口；第一板體和第二板體封裝在封裝蓋體內；其中，M，N≥2。本實用新型結構緊湊，易于裝配和拆卸，降低了成本。
文檔編號H01Q13/08GK202004155SQ201120046588
公開日2011年10月5日 申請日期2011年2月21日 優(yōu)先權日2011年2月21日
發(fā)明者關福宏, 劉傳全, 孫曉瑋, 孫浩, 時翔, 李凌云, 汪書娜, 錢蓉 申請人:中國科學院上海微系統與信息技術研究所