本發(fā)明涉及電磁波傳輸設(shè)備，具體是一體化ka波段天線前端及其制造方法。

背景技術(shù)：

ka波段ka波段是電磁頻譜的微波波段的一部分，ka波段的頻率范圍為26.5-40ghz。ka代表著k的正上方(k-above)，換句話說(shuō)，該波段直接高于k波段。ka波段也被稱作30/20ghz波段，通常用于衛(wèi)星通信。

天線前端是雷達(dá)導(dǎo)引頭的關(guān)鍵部件，要求發(fā)射信號(hào)穩(wěn)定、接收信號(hào)靈敏，小型化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一體化ka波段天線前端及其制造方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一體化ka波段天線前端，包括發(fā)射分機(jī)、接收分機(jī)和定向耦合器，發(fā)射分機(jī)包括發(fā)射天線、第一功率放大器、第二功率放大器和數(shù)字衰減器，數(shù)字衰減器的輸入端接頻率源，數(shù)字衰減器的輸出端接第一功率放大器的輸入端，第一功率放大器的輸出端通過(guò)定向耦合器與第二功率放大器的輸入端相連接，第二功率放大器的輸出端與發(fā)射天線相連接；接收分機(jī)包括接收天線、帶通濾波器、低噪放大器、混頻器、低通濾波器和中頻放大器，接收天線與帶通濾波器的輸入端相連接，帶通濾波器的輸出端與低噪放大器的輸入端相連接，低噪放大器的輸出端通過(guò)混頻器與低通濾波器相連接，低通濾波器的輸出端與中頻放大器的輸入端相連接，中頻放大器的輸出端外接中頻處理模塊（解調(diào)）；定向耦合器的輸入端與第一功率放大器的輸出端相連接，定向耦合器的直通端與第二功率放大器的輸入端相連接，定向耦合器的耦合端與混頻器的輸入端相連接。

頻率源的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字衰減器衰減一定的功率后，滿足第一功率放大器的輸入要求，然后信號(hào)經(jīng)過(guò)定向耦合器一部分信號(hào)供給第二功率放大器后經(jīng)發(fā)射天線發(fā)射，另一部分信號(hào)作為混頻器的本振信號(hào)；信號(hào)從接收天線進(jìn)入后經(jīng)帶通濾波器濾波去除雜波之后再經(jīng)低噪放大器放大后進(jìn)入到混頻器的rf端，耦合信號(hào)和接受的回波信號(hào)經(jīng)混頻器混頻后成為中頻信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)低通濾波器濾波后進(jìn)行中頻放大后進(jìn)行檢波處理。通過(guò)兩級(jí)功率放大實(shí)現(xiàn)發(fā)射分機(jī)發(fā)射功率的穩(wěn)定要求，且通過(guò)定向耦合器為接收分機(jī)本振信號(hào)，上變頻、下變頻共用一個(gè)混頻器，減小了體積。

本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述的定向耦合器為平行微帶耦合線定向耦合器為平行耦合線定向耦合器，板材厚度為0.8mm，介電常數(shù)3.5，電導(dǎo)率5.88e7，金屬層厚度為0.032mm，損耗角正切為0.0001；以保障耦合度大于16db，插入損耗小于1db，隔離度大于30db，進(jìn)一步提高發(fā)射分機(jī)的發(fā)射信號(hào)質(zhì)量和接收分機(jī)的接收信號(hào)質(zhì)量，對(duì)于雜波的抑制、發(fā)射電路泄漏的干擾信號(hào)抑制程度高。

一體化ka波段天線前端的制造方法，包括如下工藝步驟：

一、選用雙層低溫共燒陶瓷板作為基板，第一層用于安裝發(fā)射分機(jī)的各組件，第二層用于安裝接收分機(jī)的各組件；

二、將發(fā)射分機(jī)的各組件分為有源元件和無(wú)源元件，將無(wú)源元件埋置在第一層低溫共燒陶瓷板內(nèi)，使用環(huán)氧導(dǎo)電膠將有源元件粘接在第一層低溫共燒陶瓷板內(nèi)，選用直徑25μm的金絲將有源元件與有源元件、有源元件與無(wú)源元件進(jìn)行焊接連接，焊接強(qiáng)度為0.07~0.09n/點(diǎn)，壓點(diǎn)面積為金絲直徑的2.5~3倍，焊接速度控制在14點(diǎn)/秒以上，加熱溫度100℃，壓焊壓力0.5n/點(diǎn)，焊接完成后，在焊點(diǎn)涂覆一層環(huán)氧樹(shù)脂；接收分機(jī)依照同樣的方法安裝在第二層低溫共燒陶瓷板內(nèi)；

三、選擇熱阻值小于0.1的鋁合金材料，精密鑄造成帶有兩個(gè)空腔的矩形開(kāi)口盒體，盒體上鉆孔，兩個(gè)空腔間的隔板厚度1.5-3.2mm，隔板中部設(shè)置凹槽，空腔內(nèi)涂覆一層厚度為0.05mm的石墨烯，將定向耦合器設(shè)置在凹槽內(nèi)并通過(guò)焊接與隔板固定連接，對(duì)隔板涂覆一層環(huán)氧樹(shù)脂；

四、發(fā)射分機(jī)的連接點(diǎn)、接收分機(jī)的連接點(diǎn)通過(guò)線路接出并分別與發(fā)射天線、接收天線的端口相連接，對(duì)矩形開(kāi)口盒體的開(kāi)口部和孔進(jìn)行封閉，開(kāi)口部通過(guò)螺釘或卡銷(xiāo)連接并通過(guò)密封墊密封，孔通過(guò)注涂密封膠封閉密封；

五、通過(guò)浸漬、濕熱和鹽霧試驗(yàn)判斷盒體密封性能，制備完成；密封性能不合格，即行拆盒，重新進(jìn)行密封直至合格。

本發(fā)明所提出的一體化ka波段天線前端及其制造方法，發(fā)射信號(hào)穩(wěn)定、接收信號(hào)靈敏，提高了雷達(dá)的收發(fā)性能和成像質(zhì)量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小巧，且制備簡(jiǎn)單，適宜推廣。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明提出的一體化ka波段天線前端結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

一體化ka波段天線前端，包括發(fā)射分機(jī)、接收分機(jī)和定向耦合器4，發(fā)射分機(jī)包括發(fā)射天線6、第一功率放大器3、第二功率放大器5和數(shù)字衰減器2，數(shù)字衰減器2的輸入端接頻率源1，數(shù)字衰減器2的輸出端接第一功率放大器3的輸入端，第一功率放大器3的輸出端通過(guò)定向耦合器4與第二功率放大器5的輸入端相連接，第二功率放大器5的輸出端與發(fā)射天線6相連接；接收分機(jī)包括接收天線7、帶通濾波器8、低噪放大器9、混頻器10、低通濾波器11和中頻放大器12，接收天線7與帶通濾波器8的輸入端相連接，帶通濾波器8的輸出端與低噪放大器9的輸入端相連接，低噪放大器9的輸出端通過(guò)混頻器10與低通濾波器11相連接，低通濾波器11的輸出端與中頻放大器12的輸入端相連接，中頻放大器12的輸出端外接中頻處理模塊（解調(diào)）；定向耦合器4的輸入端與第一功率放大器3的輸出端相連接，定向耦合器4的直通端與第二功率放大器5的輸入端相連接，定向耦合器4的耦合端與混頻器10的輸入端相連接。

頻率源1的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字衰減器2衰減一定的功率后，滿足第一功率放大器3的輸入要求，然后信號(hào)經(jīng)過(guò)定向耦合器4一部分信號(hào)供給第二功率放大器5后經(jīng)發(fā)射天線6發(fā)射，另一部分信號(hào)作為混頻器10的本振信號(hào)；信號(hào)從接收天線7進(jìn)入后經(jīng)帶通濾波器8濾波去除雜波之后再經(jīng)低噪放大器9放大后進(jìn)入到混頻器10的rf端，耦合信號(hào)和接受的回波信號(hào)經(jīng)混頻器10混頻后成為中頻信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)低通濾波器11濾波后進(jìn)行中頻放大后進(jìn)行檢波處理。通過(guò)兩級(jí)功率放大實(shí)現(xiàn)發(fā)射分機(jī)發(fā)射功率的穩(wěn)定要求，且通過(guò)定向耦合器4為接收分機(jī)本振信號(hào)，上變頻、下變頻共用一個(gè)混頻器10，減小了體積。

本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述的定向耦合器4為平行微帶耦合線定向耦合器4為平行耦合線定向耦合器4，板材厚度為0.8mm，介電常數(shù)3.5，電導(dǎo)率5.88e7，金屬層厚度為0.032mm，損耗角正切為0.0001；以保障耦合度大于16db，插入損耗小于1db，隔離度大于30db，進(jìn)一步提高發(fā)射分機(jī)的發(fā)射信號(hào)質(zhì)量和接收分機(jī)的接收信號(hào)質(zhì)量，對(duì)于雜波的抑制、發(fā)射電路泄漏的干擾信號(hào)抑制程度高。

一體化ka波段天線前端的制造方法，包括如下工藝步驟：

一、選用雙層低溫共燒陶瓷板作為基板，第一層用于安裝發(fā)射分機(jī)的各組件，第二層用于安裝接收分機(jī)的各組件；

二、將發(fā)射分機(jī)的各組件分為有源元件和無(wú)源元件，將無(wú)源元件埋置在第一層低溫共燒陶瓷板內(nèi)，使用環(huán)氧導(dǎo)電膠將有源元件粘接在第一層低溫共燒陶瓷板內(nèi)，選用直徑25μm的金絲將有源元件與有源元件、有源元件與無(wú)源元件進(jìn)行焊接連接，焊接強(qiáng)度為0.07~0.09n/點(diǎn)，壓點(diǎn)面積為金絲直徑的2.5~3倍，焊接速度控制在14點(diǎn)/秒以上，加熱溫度100℃，壓焊壓力0.5n/點(diǎn)，焊接完成后，在焊點(diǎn)涂覆一層環(huán)氧樹(shù)脂；接收分機(jī)依照同樣的方法安裝在第二層低溫共燒陶瓷板內(nèi)；

三、選擇熱阻值小于0.1的鋁合金材料，精密鑄造成帶有兩個(gè)空腔的矩形開(kāi)口盒體，盒體上鉆孔，兩個(gè)空腔間的隔板厚度1.5-3.2mm，隔板中部設(shè)置凹槽，空腔內(nèi)涂覆一層厚度為0.05mm的石墨烯，將定向耦合器4設(shè)置在凹槽內(nèi)并通過(guò)焊接與隔板固定連接，對(duì)隔板涂覆一層環(huán)氧樹(shù)脂；

四、發(fā)射分機(jī)的連接點(diǎn)、接收分機(jī)的連接點(diǎn)通過(guò)線路接出并分別與發(fā)射天線6、接收天線7的端口相連接，對(duì)矩形開(kāi)口盒體的開(kāi)口部和孔進(jìn)行封閉，開(kāi)口部通過(guò)螺釘或卡銷(xiāo)連接并通過(guò)密封墊密封，孔通過(guò)注涂密封膠封閉密封；

五、通過(guò)浸漬、濕熱和鹽霧試驗(yàn)判斷盒體密封性能，制備完成；密封性能不合格，即行拆盒，重新進(jìn)行密封直至合格。

本發(fā)明所提出的一體化ka波段天線前端及其制造方法，發(fā)射信號(hào)穩(wěn)定、接收信號(hào)靈敏，提高了雷達(dá)的收發(fā)性能和成像質(zhì)量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小巧，且制備簡(jiǎn)單，適宜推廣。

以上所述僅是本發(fā)明的具體實(shí)施方式，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解或?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。