本發(fā)明涉及主動(dòng)掃描式相控陣列天線系統(tǒng)的可擴(kuò)展平面封裝架構(gòu)。

背景技術(shù)：

在相控陣列天線的領(lǐng)域中，正在致力于提供實(shí)惠的高保真相控陣列子陣列片組件以用作相控陣列天線中的構(gòu)筑塊。通常，相控陣列天線系統(tǒng)(例如，子陣列片組件)采取大陣列的構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，以滿足特定應(yīng)用。這樣的系統(tǒng)是復(fù)雜的，需要許多零件和許多時(shí)間來制作、組裝和測試最終產(chǎn)品。此外，較大較復(fù)雜的組件難以制造，由于低產(chǎn)率而增加了更多成本。

提供相控陣列天線所采用的常規(guī)技術(shù)往往是針對特定應(yīng)用的單點(diǎn)方案。如此，這些產(chǎn)品大部分昂貴且適應(yīng)性差。例如，提供較低成本的高保真天線陣列的現(xiàn)有方案經(jīng)常依賴于將更多功能性整合到更大陣列的片組件中。然而，更大的陣列片組件增加了多個(gè)疊層中的印刷線路板的復(fù)雜性、總體板尺寸更厚、過孔縱橫比更大以及大量的過孔，導(dǎo)致制造組件的產(chǎn)率較低且成本較高。

因此，需要有一種改進(jìn)的相控陣列天線實(shí)施方案，其提供高保真相控陣列天線性能而沒有過高的成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一個(gè)或多個(gè)示例總體涉及相控陣列天線，更特別地涉及可擴(kuò)展平面相控陣列天線子陣列片組件。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)示例的本文所公開的系統(tǒng)和方法提供了一種提供可擴(kuò)展平面相控陣列天線子陣列片組件的改進(jìn)途徑。在一些示例中，子陣列片組件實(shí)施為印刷線路板(pwb)，天線元件聯(lián)接到所述pwb。在一個(gè)示例中，pwb可包括集成電路管芯，該集成電路管芯直接附接至所述pwb并且聯(lián)接到所述天線元件。單個(gè)集成電路管芯可包括四個(gè)波束成形電路并且聯(lián)接到四個(gè)天線元件以執(zhí)行波束成形操作。所述集成電路管芯經(jīng)由形成在所述pwb中的導(dǎo)電過孔聯(lián)接到所述天線元件。形成在pwb層中的微過孔聯(lián)接到所述集成電路管芯。所述微過孔聯(lián)接到較大的鍍覆過孔，其中所述鍍覆過孔被偏移以向所述集成電路管芯提供熱機(jī)械應(yīng)力釋放。所述鍍覆過孔延伸穿過所述pwb的層并且聯(lián)接到所述天線元件。

在一個(gè)示例中，一種系統(tǒng)包括相控陣列天線子陣列片組件，所述相控陣列天線子陣列片組件包括：印刷線路板(pwb)，其包括多個(gè)層；集成電路管芯，其聯(lián)接到所述pwb的第一表面；天線元件，其聯(lián)接到所述pwb的第二表面；第一導(dǎo)電過孔，其具有第一直徑，所述第一導(dǎo)電過孔聯(lián)接到所述集成電路管芯并且延伸穿過第一子組層；第二導(dǎo)電過孔，其具有大于所述第一直徑的第二直徑，所述第二導(dǎo)電過孔從所述第一導(dǎo)電過孔偏移、延伸穿過第二子組層并且聯(lián)接到所述天線元件；所述pwb的導(dǎo)電跡線，其聯(lián)接到所述第一導(dǎo)電過孔和第二導(dǎo)電過孔；并且其中，所述第二導(dǎo)電過孔的偏移為所述集成電路管芯提供了熱機(jī)械應(yīng)力釋放。

在另一示例中，一種系統(tǒng)包括子陣列片組件，所述子陣列片組件包括：大致平面的印刷線路板(pwb)，其包括多個(gè)層；一個(gè)或多個(gè)集成電路管芯，其聯(lián)接到所述pwb的第一表面；至少四個(gè)天線元件，其聯(lián)接到所述pwb的第二表面，其中，所述至少四個(gè)天線元件在所述pwb上布置成方形柵格網(wǎng)格；并且其中，所述集成電路管芯經(jīng)由所述層電聯(lián)接到所述四個(gè)天線元件中的每個(gè)天線元件。

在另一示例中，一種方法包括：沿著在集成電路管芯與天線元件之間穿過印刷線路板(pwb)的導(dǎo)電路徑傳遞rf信號，其中，所述導(dǎo)電路徑包括：具有第一直徑的第一導(dǎo)電過孔，所述第一導(dǎo)電過孔聯(lián)接到所述集成電路管芯并且延伸穿過所述pwb的第一子組層；具有大于所述第一直徑的第二直徑的第二導(dǎo)電過孔，所述第二導(dǎo)電過孔從所述第一導(dǎo)電過孔偏移、延伸穿過所述pwb的第二子組層并且聯(lián)接到所述天線元件；以及聯(lián)接到所述第一導(dǎo)電過孔和第二導(dǎo)電過孔的所述pwb的導(dǎo)電跡線。

在另一示例中，一種方法包括：提供包括多個(gè)層的印刷線路板(pwb)；提供聯(lián)接到所述pwb的第一表面的集成電路管芯；提供聯(lián)接到所述pwb的第二表面的天線元件；將所述集成電路管芯電聯(lián)接到延伸穿過第一子組層的第一導(dǎo)電過孔；以及將所述第一導(dǎo)電過孔電聯(lián)接到第二導(dǎo)電過孔，所述第二導(dǎo)電過孔從所述第一導(dǎo)電過孔偏移、延伸穿過第二子組層并且聯(lián)接到所述天線元件。

在另一示例中，一種方法包括：提供包括多個(gè)柱形波導(dǎo)的金屬蜂窩結(jié)構(gòu)，將多個(gè)柱形波導(dǎo)構(gòu)造成與多個(gè)相控陣列天線子陣列片組件對接；沿著每個(gè)所述柱形波導(dǎo)的表面形成凹部；用介電材料填充所述柱形波導(dǎo)和所述凹部；并且其中，每個(gè)填充的凹部均將所述介電材料機(jī)械地固定到所述柱形波導(dǎo)。

本發(fā)明的范圍由通過引用整合到該節(jié)中的權(quán)利要求書限定。通過考慮一個(gè)或多個(gè)示例的以下詳細(xì)描述可以使本領(lǐng)域技術(shù)人員更完整理解本發(fā)明的示例并認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的額外優(yōu)點(diǎn)。參考首先將簡要描述的附圖。

附圖說明

圖1圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例的相控陣列天線系統(tǒng)的外部視圖。

圖2圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例的相控陣列天線系統(tǒng)的分解圖。

圖3圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例對接到陣列分布印刷線路板(pwb)的集成天線的印刷線路板(aipwb)的分解圖。

圖4圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例的相控陣列天線系統(tǒng)的橫截面視圖。

圖5圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例聯(lián)接到集成電路管芯和波導(dǎo)的aipwb的橫截面視圖。

圖6圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例經(jīng)由aipwb連接到天線元件的集成電路管芯連接的橫截面視圖。

圖7圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例聯(lián)接到柱形波導(dǎo)的aipwb波導(dǎo)的視圖。

圖8圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例的aipwb的橫截面視圖。

圖9圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例的aipwb的rf分布層的視圖。

圖10a圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例的子陣列片組件的視圖。

圖10b圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例的發(fā)射相控陣列天線的視圖。

圖10c圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例的接收相控陣列天線的視圖。

圖11a圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例連接到天線元件的集成電路管芯連接。

圖11b圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例的集成電路管芯的分解圖。

圖11c圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例的接收元件電子器件。

圖11d圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例的發(fā)射元件電子器件。

圖12a圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例使用接收子陣列片組件的過程。

圖12b圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例使用發(fā)射子陣列片組件的過程。

圖13圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例的提供相控陣列天線子陣列片組件的過程。

具體實(shí)施方式

本公開的示例提供了一種可擴(kuò)展子陣列片組件，其顯著減少了零件數(shù)、制作處理、制造/組裝步驟和相控陣列天線成本。如此，可擴(kuò)展子陣列片組件能在任何平面方向上復(fù)制以形成更大的集成相控陣列孔口。

在一些示例中，一種集成天線的印刷線路板(aipwb)包括第一子組薄預(yù)浸料/銅層，所述第一子組薄預(yù)浸料/銅層鄰接第一表面(例如，頂表面)以容納多個(gè)第一導(dǎo)電過孔(例如，激光鉆孔的微過孔)。所述第一導(dǎo)電過孔用于直接連接到結(jié)合有精細(xì)間距球柵的高密度集成電路管芯。通過利用第一子組層上的薄預(yù)浸料/銅層和激光鉆孔的微過孔，aipwb設(shè)計(jì)能適應(yīng)精細(xì)間距的集成電路管芯使之直接附接至頂表面并且穿過aipwb的層連接。這允許提高電子電路封裝密度，這在先前是不可能的。

在一些示例中，所述aipwb包括部分地用作波導(dǎo)過渡段的第二子組層。包括在所述第二子組層中的是第二導(dǎo)電過孔(例如，鍍覆過孔)，所述第二導(dǎo)電過孔聯(lián)接到所述第一導(dǎo)電過孔、延伸穿過所述第二子組層并且聯(lián)接到第二表面(例如，底表面)上的天線元件。所述第二導(dǎo)電過孔從所述第一導(dǎo)電過孔偏移以向精細(xì)間距的集成電路管芯互連提供熱機(jī)械應(yīng)力釋放。此外，所述第一導(dǎo)電過孔和第二導(dǎo)電過孔由導(dǎo)電跡線在所述aipwb內(nèi)聯(lián)接。在這方面，直接附接至aipwb的頂表面的所述精細(xì)間距的集成電路管芯可靠地聯(lián)接到所述天線元件，以提供天線波束成形操作。

在一些示例中，所述集成電路管芯由硅鍺(sige)合金制作，這使射頻(rf)電子器件需要比常規(guī)rf電路(例如，砷化鎵合金)更小的面積。單個(gè)集成電路管芯包含為四個(gè)天線元件提供波束成形操作的元件電子器件。通過使用sige集成電路管芯而節(jié)省的面積以及將精細(xì)間距的球柵可靠地連接到四個(gè)天線元件的能力顯著減少了對電子器件的柵格的面積要求并且簡化陣列的組裝。面積要求的減少允許實(shí)施正方形平面子陣列片組件，例如，64個(gè)天線元件子陣列片組件(例如，8×8矩陣)。

在一些示例中，將aipwb實(shí)施為正方形平面子陣列片組件允許使用波導(dǎo)之間的間隙區(qū)域?qū)f分布電路布局在第二子組層上。延伸穿過波導(dǎo)過渡段(例如，第二子組層)的接地過孔圍繞聯(lián)接到天線元件的每個(gè)第二導(dǎo)電過孔分布，以形成波導(dǎo)籠。在這方面，每個(gè)天線元件波導(dǎo)籠可使用二十四個(gè)接地過孔。接地過孔在過渡段層上重復(fù)使用，以減少rf分布電路內(nèi)的射頻干擾。通過重復(fù)使用接地過孔，aipwb過孔數(shù)顯著減少(例如，過孔減少十倍)，從而實(shí)現(xiàn)不太復(fù)雜和成本有效的aipwb。

在一些示例中，金屬蜂窩結(jié)構(gòu)聯(lián)接到所述aipwb。柱形波導(dǎo)形成在所述金屬蜂窩結(jié)構(gòu)內(nèi)并且聯(lián)接到所述天線元件。所述波導(dǎo)可填充有介電材料。所述介電材料可針對以下特性來選擇，即在rf頻率下?lián)p耗低并且在rf頻率下具有正確的介電常數(shù)。介電材料可選擇為適應(yīng)較低波導(dǎo)截止頻率和較小直徑的天線元件。此外，介電材料可選擇熱膨脹系數(shù)(cte)以匹配金屬蜂窩。介電材料可使用注塑或壓塑工藝形成在柱形波導(dǎo)開口內(nèi)。在一些示例中，凹部沿著柱形開口的表面形成以將介電材料固定到波導(dǎo)中。

在一些示例中，額外aipwb層可用于提供內(nèi)置測試和飛行中校準(zhǔn)信號。進(jìn)一步，內(nèi)置測試可集成到sige集成電路中以提供自檢能力。使用內(nèi)置測試和飛行中校準(zhǔn)減少了在子陣列片組件水平下100％測試的需要，同時(shí)仍維持穩(wěn)健的系統(tǒng)測試程序使之轉(zhuǎn)變?yōu)轱@著的成本節(jié)省。

一般而言，aipwb利用更成本有效的子陣列大小(例如，布置成8×8矩陣的64個(gè)元件)，以便實(shí)現(xiàn)大陣列大小。子陣列片組件是各種各樣技術(shù)的整合，以提高性能和功能性，同時(shí)減少使子陣列尺寸和覆蓋區(qū)域變化的可擴(kuò)展構(gòu)筑塊的成本、大小、重量和電源，以優(yōu)化集成相控陣列天線的制作、組裝、可制造性和測試。

在一個(gè)示例中，pwb可設(shè)置成包括多個(gè)集成電路管芯和天線元件。集成電路管芯由延伸穿過pwb的多個(gè)層的導(dǎo)電過孔聯(lián)接到天線元件。延伸穿過第一子組層的第一導(dǎo)電過孔聯(lián)接到所述集成電路管芯。延伸穿過第二子組層的第二導(dǎo)電過孔聯(lián)接到所述天線元件。所述第二導(dǎo)電過孔從所述第一導(dǎo)電過孔偏移并且由所述pwb的層上的導(dǎo)電跡線聯(lián)接到所述第一導(dǎo)電過孔。

在另一示例中，子陣列片組件可設(shè)置成包括大致平面的pwb以及聯(lián)接到所述pwb的第一表面的一個(gè)或多個(gè)集成電路管芯。至少四個(gè)天線元件以方形柵格網(wǎng)格布置在所述pwb的第二表面上。單個(gè)集成電路管芯經(jīng)由所述pwb的層電聯(lián)接到四個(gè)天線元件中的每個(gè)天線元件。

圖1圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例的相控陣列天線系統(tǒng)100的外部視圖。相控陣列天線系統(tǒng)100可用于根據(jù)本文中描述的各種技術(shù)發(fā)射和接收射頻(rf)通信或雷達(dá)信號。相控陣列天線系統(tǒng)100可用在各種各樣的平臺(tái)上，諸如陸基、飛機(jī)或天基平臺(tái)。相控陣列天線系統(tǒng)100包括發(fā)射天線孔口102和接收天線孔口103。在一些示例中，發(fā)射天線孔口102可包括2048個(gè)發(fā)射元件，并且接收天線孔口可包括2688個(gè)接收元件。相控陣列天線系統(tǒng)100可包括孔口殼體106，該孔口殼體106包括一個(gè)或多個(gè)安裝凸緣108用于將相控陣列天線系統(tǒng)100牢固地安裝到平臺(tái)(例如，飛機(jī)天線整流罩)?？卓跉んw106可包括金屬蜂窩結(jié)構(gòu)107以及形成在金屬蜂窩結(jié)構(gòu)107內(nèi)的多個(gè)柱形波導(dǎo)105。金屬蜂窩結(jié)構(gòu)107的金屬可包括鋁，其采取純鋁或鋁合金的形式。在一些示例中，波導(dǎo)105可構(gòu)造為矩形、方形或適合波導(dǎo)105的任何其它形狀。數(shù)據(jù)和電源饋通連接器109針對發(fā)射天線孔口102和接收天線孔口103中的每者被設(shè)置成接收和發(fā)射數(shù)據(jù)，并且接收來自外部源的功率。在一些示例中，設(shè)置了圓形凸緣安裝連接器109，然而，其它類型的數(shù)據(jù)和電源連接器是可能的。同軸rf饋通連接器119針對發(fā)射天線孔口102和接收天線孔口103中的每者而設(shè)置。相控陣列天線系統(tǒng)100提供共享的孔口緊湊雷達(dá)和通信天線架構(gòu)，以提供性能、大小和重量優(yōu)點(diǎn)。

圖2圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例的相控陣列天線系統(tǒng)100的分解圖。相控陣列天線系統(tǒng)100可包括：孔口組件201、包括接收相控陣列天線子系統(tǒng)211和發(fā)射相控陣列天線子系統(tǒng)215的天線陣列202、冷板組件204、陣列分布組件206以及蓋208。

如本文中描述的，孔口組件201可包括孔口殼體106，該孔口殼體106整合有金屬蜂窩結(jié)構(gòu)107以及形成在金屬蜂窩結(jié)構(gòu)107內(nèi)的多個(gè)柱形波導(dǎo)105。在一些示例中，柱形波導(dǎo)105可填充有如本文中描述的介電材料。在一些示例中，介電材料可選擇為適應(yīng)性能改進(jìn)。例如，掃描寬角度的改進(jìn)和頻率帶寬的增加可能需要性能適應(yīng)與這種改進(jìn)關(guān)聯(lián)的波導(dǎo)截止頻率和元件直徑的改變的介電材料。

如圖2所示，天線陣列202包括接收相控陣列天線214和發(fā)射相控陣列天線218。接收相控陣列天線214和發(fā)射相控陣列天線218均包括多個(gè)相控陣列天線子陣列片組件。在一些示例中，接收相控陣列天線214包括42個(gè)接收相控陣列天線子陣列片組件224。在一些示例中，發(fā)射相控陣列天線218包括32個(gè)發(fā)射相控陣列天線子陣列片組件228。在接收相控陣列天線214和發(fā)射相控陣列天線218的其它示例中，更多或更少的子陣列片組件是可能的。在這方面，相控陣列子陣列片組件(例如，接收相控陣列天線子陣列片組件224和/或發(fā)射相控陣列天線子陣列片組件228)形成供大型相控陣列天線中使用的可擴(kuò)展構(gòu)筑塊。

在圖2所示的示例中，冷板組件204包括接收冷板213和發(fā)射冷板217。冷板組件204可構(gòu)造成聯(lián)接到第一表面上的天線陣列202和第二表面上的陣列分布組件206。冷板組件204可構(gòu)造成為每個(gè)相聯(lián)接的天線陣列202和陣列分布組件206維持安全操作溫度。在一些示例中，來自天線陣列202和/或陣列分布組件206的余熱可被動(dòng)地傳遞到冷板組件204。在其它示例中，冷板組件204可形成有溝槽以接受流體，以便主動(dòng)地冷卻天線陣列202和/或陣列分布組件206。接收冷板213可聯(lián)接到第一表面上的接收相控陣列天線214和第二表面上的接收陣列分布印刷線路板(pwb)212。發(fā)射冷板217可聯(lián)接到第一表面上的發(fā)射相控陣列天線218和第二表面上的發(fā)射陣列分布印刷線路板(pwb)216。形成為穿過接收冷板213和發(fā)射冷板217的多個(gè)開口209可接受連接器，如本文中描述的，該連接器被構(gòu)造成提供天線陣列202與陣列分布組件206之間的電氣接口。

在圖2所示的示例中，相控陣列天線系統(tǒng)100包括陣列分布組件206。陣列分布組件206包括接收陣列分布pwb212和發(fā)射陣列分布pwb216，用以為天線陣列202提供電源、數(shù)據(jù)、時(shí)鐘和/或控制信號。在這方面，接收陣列分布pwb212的電源和控制電路222可為接收相控陣列天線214的每個(gè)接收子陣列片組件224提供rf、直流電源和控制信號。

此外，電源和控制電路222可提供控制器230，以與接收子陣列片組件224的集成電路管芯對接。例如，控制器230可包括微處理器、邏輯裝置(例如，構(gòu)造成執(zhí)行處理操作的可編程邏輯裝置)、數(shù)字信號處理(dsp)裝置、用于存儲(chǔ)可執(zhí)行指令(例如，軟件、固件或其它指令)的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器和/或任何其它適當(dāng)組合的用于執(zhí)行指令以執(zhí)行本文中描述的任何各種操作的處理裝置和/或存儲(chǔ)器。

電源和控制電路222的控制器230可聯(lián)接到形成在集成電路管芯(例如，圖5的集成電路管芯540)內(nèi)的內(nèi)置測試電路(例如，圖11的內(nèi)置測試電路1162)。在一些示例中，內(nèi)置測試電路可提供基本上類似于系統(tǒng)信號的測試信號。在這方面，內(nèi)置測試電路可構(gòu)造成為集成電路管芯540提供第一測試信號(1101a至1101c)并且接收來自集成電路管芯540的第二測試信號(1102a至1102d)。控制器230接收第二測試信號以與基準(zhǔn)第二測試信號比較。此外，飛行中校準(zhǔn)電路(例如，圖11的飛行中校準(zhǔn)電路1164)可形成在集成電路管芯540內(nèi)。飛行中校準(zhǔn)電路可構(gòu)造成響應(yīng)于經(jīng)由第一導(dǎo)電過孔接收的信號來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的操作。在集成電路管芯540內(nèi)提供內(nèi)置測試和飛行中校準(zhǔn)能力允許實(shí)時(shí)地監(jiān)控重要性能參數(shù)并且在早期檢測到性能降低，這提供了測試和操作相控陣列天線系統(tǒng)100的成本節(jié)省。

rf轉(zhuǎn)換器223可設(shè)置成將從接收子陣列片組件224接收的射頻(rf)信號轉(zhuǎn)換為中間頻率(if)信號并且經(jīng)由同軸rf饋通連接器119將接收陣列分布pwb212的if信號分布到其它系統(tǒng)。接收陣列分布pwb212可包括波束控制電路227，用于處理從接收子陣列片組件224接收的偏振rf信號(例如，圖11的偏振rf信號1102a-1102b)。

發(fā)射陣列分布pwb216可包括電源和控制電路226，用于為發(fā)射相控陣列天線218的每個(gè)發(fā)射子陣列片組件228提供rf、直流電源和控制信號。電源和控制電路226可提供控制器231，用以與發(fā)射子陣列片組件228的集成電路管芯(例如，圖5的集成電路管芯540)對接。如本文中描述的，控制器231類似于電源和控制電路222的控制器230。如本文中描述的，電源和控制電路226的控制器231可聯(lián)接到形成在集成電路管芯內(nèi)的內(nèi)置測試電路，以接收來自集成電路管芯的測試信號使之與基準(zhǔn)測試信號比較。

此外，rf轉(zhuǎn)換器229可構(gòu)造成將經(jīng)由同軸rf饋通連接器119從其它系統(tǒng)接收的if信號轉(zhuǎn)換為rf信號并且為發(fā)射子陣列片組件228提供轉(zhuǎn)換后的rf信號以進(jìn)行波束成形操作和發(fā)射。接口連接器219可設(shè)置成將發(fā)射陣列分布pwb216電聯(lián)接到接收陣列分布pwb212。

如圖2所示，相控陣列天線系統(tǒng)100包括蓋208，用以防止環(huán)境污染并且提供電磁干擾(emi)封閉。

在圖2所示的示例中，相控陣列天線系統(tǒng)100包括接收相控陣列天線子系統(tǒng)211和發(fā)射相控陣列天線子系統(tǒng)215。如本文中描述的，接收相控陣列天線子系統(tǒng)211包括接收陣列分布pwb212、接收冷板213和接收相控陣列天線214，接收相控陣列天線214包括42個(gè)接收子陣列片組件224。如本文中描述的，發(fā)射相控陣列天線子系統(tǒng)215包括發(fā)射陣列分布pwb216、發(fā)射冷板217和發(fā)射相控陣列天線218，發(fā)射相控陣列天線218包括32個(gè)發(fā)射子陣列片組件228。在這方面，接收相控陣列天線子系統(tǒng)211和發(fā)射相控陣列天線子系統(tǒng)215提供了緊湊式完全集成的多功能相控陣列天線系統(tǒng)100，將所有的電子器件、電源、控制裝置和rf連接裝配至天線整流罩覆蓋區(qū)域內(nèi)的陣列或者從該陣列裝配。相控陣列天線系統(tǒng)100實(shí)現(xiàn)了將多種技術(shù)整合到最少數(shù)量的零件中，以減少相控陣列天線的制造過程、組裝時(shí)間和每個(gè)元件成本。

圖3圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例對接到陣列分布印刷線路板(pwb)的集成天線的印刷線路板(aipwb)的分解圖。如圖3所示，孔口組件201整合有金屬蜂窩結(jié)構(gòu)107以及形成在金屬蜂窩結(jié)構(gòu)107內(nèi)的多個(gè)柱形波導(dǎo)105(如本文中描述的)。此外，圖3包括天線陣列202，該天線陣列202具有接收相控陣列天線214和發(fā)射相控陣列天線218。接收相控陣列天線214包括多個(gè)接收子陣列片組件224(例如，接收集成天線的印刷線路板)，并且發(fā)射相控陣列天線218包括多個(gè)發(fā)射子陣列片組件228(例如，發(fā)射集成天線的印刷線路板)。如本文中描述的，發(fā)射子陣列片組件228和接收子陣列片組件224均可由aipwb(例如，圖5的aipwb525)形成。發(fā)射子陣列片組件228和接收子陣列片組件224均可包括接口連接器309，該接口連接器309被構(gòu)造成提供分別對接至發(fā)射陣列分布pwb216和接收陣列分布pwb212的電氣接口。

例如，接口連接器309可聯(lián)接到發(fā)射子陣列片組件228。接口連接器309可延伸穿過發(fā)射冷板217中的開口209，以聯(lián)接到發(fā)射陣列分布pwb216。在這方面，發(fā)射陣列分布pwb216的電源和控制電路226可經(jīng)由接口連接器309為發(fā)射子陣列片組件228提供rf、直流電源和控制信號。接口連接器309可聯(lián)接到接收子陣列片組件224。接口連接器309可延伸穿過接收冷板213中的開口209，以聯(lián)接到接收陣列分布pwb212。此外，接收陣列分布pwb212的電源和控制電路229可經(jīng)由接口連接器309為接收子陣列片組件224提供rf、直流電源和控制信號。

圖4圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例從圖2的相控陣列天線系統(tǒng)100的任一條線4-4或4’-4’截取的橫截面視圖。例如，圖4示出了由aipwb525形成的多個(gè)相控陣列天線子陣列片組件224/228以及孔口殼體106，該孔口殼體106包括聯(lián)接到多個(gè)子陣列片組件224/228的多個(gè)波導(dǎo)105。陣列分布印刷線路板212/216可聯(lián)接到多個(gè)子陣列片組件。冷板213/217可配置在陣列分布pwb212/216與多個(gè)子陣列片組件224/228之間。

在圖4所示的示例中，接口連接器309可延伸穿過冷板213/217中的開口209，以聯(lián)接到陣列分布pwb212/216。陣列分布pwb212/216的電源和控制電路222/226可經(jīng)由接口連接器309為子陣列片組件224/228提供rf、直流電源和控制信號。

孔口殼體106可包括金屬蜂窩結(jié)構(gòu)107以及形成在金屬蜂窩結(jié)構(gòu)107內(nèi)的多個(gè)柱形波導(dǎo)105。如本文中描述的，柱形波導(dǎo)105可聯(lián)接到子陣列片組件224/228，以提供用于由子陣列片組件224/228接收和/或發(fā)射的rf信號的傳播路徑。

在一些示例中，相控陣列天線系統(tǒng)100使用分別用于發(fā)射天線子系統(tǒng)211和接收天線子系統(tǒng)215兩者的類似的結(jié)構(gòu)化途徑。構(gòu)建和集成子陣列片組件224/228的該結(jié)構(gòu)化途徑允許xy笛卡爾坐標(biāo)平面方向的陣列生長。

圖5圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例的圖4的aipwb525的細(xì)節(jié)。如圖所示子陣列片組件202包括：印刷線路板(pwb)525(例如，aipwb)，其包括多個(gè)層527/529；多個(gè)集成電路管芯540(單獨(dú)標(biāo)記為540a至540d)，其聯(lián)接到pwb525的第一表面503；以及多個(gè)天線元件(例如，圖6的天線元件660)，其聯(lián)接到pwb525的第二表面504。

在一些示例中，aipwb525可由使用預(yù)浸料/銅芯的射頻(rf)可兼容介電材料制作。aipwb525的上三層(例如，層一至層三)可形成第一子組層527。在一些示例中，層527可由薄預(yù)浸料/銅形成并且包括延伸穿過層527的多個(gè)第一導(dǎo)電過孔510(單獨(dú)標(biāo)記為510a至510f)，以提供改進(jìn)的尺寸精度以及管芯與精細(xì)間距的焊料凸塊的直接附接。在一些示例中，集成電路管芯540的多個(gè)焊料凸塊541(單獨(dú)標(biāo)記為541a至541d)可間隔300微米間距。焊料凸塊541之間的布局可能需要四毫米跡線和4毫米空間。通過使用用于層527的薄預(yù)浸料/銅，aipwb525可適應(yīng)間距、跡線和空間要求，以將集成電路管芯540附接和電氣連接到aipwb525。在這方面，具有第一直徑的第一導(dǎo)電過孔510(例如，激光鉆孔的微過孔)可聯(lián)接到集成電路管芯540并且延伸穿過層527。

aipwb525的下二十層(例如，層四至層二十三)可形成第二子組層529。在一些示例中，多個(gè)第二導(dǎo)電過孔520(單獨(dú)標(biāo)記為520a至520f)可延伸穿過層529。在一些示例中，用于層529的預(yù)浸料/銅可厚于用于層527的預(yù)浸料/銅，以適應(yīng)更大直徑的過孔。在這方面，第二導(dǎo)電過孔520(例如，直徑大于激光鉆孔的微過孔的鍍覆過孔)具有大于第一直徑的第二直徑，并且從第一導(dǎo)電過孔510偏移，可延伸穿過第二層529，并且可聯(lián)接到天線元件660。aipwb525的多個(gè)導(dǎo)電跡線(單獨(dú)標(biāo)記為530a至530f)可將多個(gè)第一導(dǎo)電過孔510聯(lián)接到公共層上的多個(gè)第二導(dǎo)電過孔520，以將集成電路管芯540電聯(lián)接到天線元件660。

第二導(dǎo)電過孔520可從第一導(dǎo)電過孔510偏移，以向集成電路管芯540提供熱機(jī)械應(yīng)力釋放。由于聯(lián)接的較大導(dǎo)電過孔未偏移的構(gòu)造中熱膨脹系數(shù)(cte)不匹配，機(jī)械和熱應(yīng)力可在集成電路管芯的焊料凸塊541處造成對第一導(dǎo)電過孔510的焊接接頭的故障。因此，偏移的第二導(dǎo)電過孔520和集成的導(dǎo)電跡線530使應(yīng)變與焊接接頭解耦，從而允許穩(wěn)健而高度可靠的電氣連接。

在一些示例中，內(nèi)插式印刷線路板(pwb)560(單獨(dú)標(biāo)記為560a至560d)可將集成電路管芯540聯(lián)接到aipwb525。內(nèi)插式pwb560可提供將不同管芯幾何形狀和/或輸入/輸出引腳分配的集成電路管芯540連接到公共aipwb525焊盤圖案的適應(yīng)性。此外，內(nèi)插式pwb560可為集成電路管芯540提供有效的散熱器，從而增加集成電路管芯540的熱循環(huán)可靠性。例如，集成電路管芯540可以是包括多個(gè)焊料凸塊541的倒裝芯片。所述多個(gè)焊料凸塊541可電氣且機(jī)械地聯(lián)接到內(nèi)插式pwb560的第一表面507。集成電路管芯540可結(jié)合到內(nèi)插式pwb560，并且底部填充材料543可施加在集成電路管芯540的第一表面608與內(nèi)插式pwb560的第一表面507之間的區(qū)域507a中。內(nèi)插式pwb560的第二表面508可包括聯(lián)接到aipwb525的第一表面503的球柵陣列(bga)561(單獨(dú)標(biāo)記為561a至561d)，并且bga中的至少一個(gè)球561電聯(lián)接到第一導(dǎo)電過孔510。

在一些示例中，aipwb525可包括延伸穿過層529的多個(gè)接地過孔550。如本文中描述的，接地過孔550可制作為鍍覆過孔并且繞第二導(dǎo)電過孔520的周界分布，以提供圍繞第二導(dǎo)電過孔520的波導(dǎo)籠(例如，圖6的波導(dǎo)籠651)。接地過孔550可如示出地由背鉆535a背鉆，以去除接地過孔550的未使用區(qū)段。背鉆535(單獨(dú)標(biāo)記為535a至535d)使信號樁最少化并且減少了寄生信號的數(shù)量。

在一些示例中，孔口殼體106可包括金屬蜂窩結(jié)構(gòu)107。多個(gè)柱形波導(dǎo)105可形成在金屬蜂窩結(jié)構(gòu)107內(nèi)，以提供傳播路徑來發(fā)射和接收電磁信號。在這方面，每個(gè)柱形波導(dǎo)105均可形成有aipwb波導(dǎo)(例如，圖6的aipwb波導(dǎo)601)的半徑基本相等的半徑并且從金屬蜂窩結(jié)構(gòu)107的頂表面502延伸到底表面501。在一些示例中，凹部516a和516b可分別沿著表面505和506形成。在其它示例中，可形成更多或更少的凹部516。

在一些示例中，柱形波導(dǎo)105以及凹部516a和516b可填充有介電材料。介電材料可針對以下特性來選擇，即在rf頻率下?lián)p耗低并且具有與aipwb525的介電常數(shù)基本相等的介電常數(shù)。此外，介電材料可選擇為使熱膨脹系數(shù)(cte)基本上等于金屬蜂窩結(jié)構(gòu)107的cte。介電材料可使用注塑或壓塑工藝形成在柱形波導(dǎo)105的開口內(nèi)。在一些示例中，填充的凹部516a和516b將介電材料機(jī)械地固定到柱形波導(dǎo)105，以防止熱和/或機(jī)械應(yīng)力造成介電材料在波導(dǎo)105內(nèi)移位。金屬蜂窩107可在表面504處聯(lián)接到aipwb525，并且每個(gè)柱形波導(dǎo)105均可聯(lián)接到多個(gè)aipwb波導(dǎo)601中的對應(yīng)波導(dǎo)。

在一些示例中，寬角度阻抗匹配(waim)材料層563可配置在柱形波導(dǎo)105上，以優(yōu)化相控陣列天線系統(tǒng)100與自由空間之間的阻抗匹配，從而允許將相控陣列天線系統(tǒng)100掃描寬角度。在這方面，多個(gè)寬角度阻抗匹配(waim)材料層563可配置在多個(gè)柱形波導(dǎo)105的暴露表面509和金屬蜂窩結(jié)構(gòu)107的外表面501上。

在一些示例中，aipwb525可包括蓋和密封環(huán)512，以提供環(huán)境污染保護(hù)和emi屏蔽。蓋和密封環(huán)512可形成有單獨(dú)的空腔，為每個(gè)集成電路管芯540提供封閉，以減少emi并且在緊湊的aipwb525容積中維持天線性能。

如圖5所示，aipwb525是各種各樣技術(shù)的整合，以提高性能和功能性，同時(shí)減少可使子陣列尺寸和覆蓋區(qū)域變化的可擴(kuò)展構(gòu)筑塊的成本、大小、重量和功率，以優(yōu)化集成相控陣列天線系統(tǒng)100的制作、組裝、可制造性和測試。

圖6圖示了根據(jù)本公開另一示例的圖4的aipwb525的細(xì)節(jié)。圖6提供了本文先前所討論的圖4的各種特征，其可形成本示例的一部分。特別是，圖6圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例經(jīng)由aipwb525連接到天線元件660的集成電路管芯540的橫截面視圖。

在圖6所示的示例中，aipwb525可包括aipwb波導(dǎo)601(單獨(dú)標(biāo)記為601a至601b)。如本文中描述的，aipwb波導(dǎo)601可由多個(gè)鍍覆通孔過孔(例如，接地過孔550)形成，其從層529延伸到底表面504以形成aipwb525內(nèi)的波導(dǎo)籠651。aipwb波導(dǎo)601可包括構(gòu)造成接收和/或發(fā)射rf信號的天線元件660。

在一些示例中，集成電路管芯540e可構(gòu)造為包括多個(gè)焊料凸塊541(單獨(dú)標(biāo)記為541h至541k)的倒裝芯片，所述多個(gè)焊料凸塊541電氣且機(jī)械地聯(lián)接到aipwb525的第一表面503。集成電路管芯540e可粘合地結(jié)合到aipwb525的第一表面503，并且底部填充材料543可施加在aipwb525的表面503與集成電路管芯540e的表面608之間。在一些示例中，底部填充543可使用液體毛細(xì)管流動(dòng)過程來施加。在其它示例中，底部填充543可使用助熔過程來施加，然而，用于施加底部填充543的其它工藝是可能的。至少一個(gè)焊料凸塊541可電聯(lián)接到延伸穿過層527的第一導(dǎo)電過孔510。

第二導(dǎo)電過孔520(單獨(dú)標(biāo)記為520h至520k)可從第一導(dǎo)電過孔510偏移，并且可延伸穿過第二子組層529以聯(lián)接到天線元件660(例如，660a和660b)。aipwb525的導(dǎo)電跡線530(單獨(dú)標(biāo)記為530h至530k)可聯(lián)接公共aipwb層上的第一過孔和第二過孔。如本文中描述的，第二導(dǎo)電過孔520可從第一導(dǎo)電過孔510偏移，以向集成電路管芯540e提供熱機(jī)械應(yīng)力釋放。

在一些示例中，天線元件660可構(gòu)造成提供正交rf信號。在這方面，如本文中描述的，集成電路管芯540e可選擇從天線元件660a和/或660b接收的rf信號的偏振(例如，線性偏振、右旋圓偏振或左旋圓偏振)。

圖7圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例聯(lián)接到柱形波導(dǎo)105的aipwb波導(dǎo)601的視圖。圖7提供了本文先前所討論的圖4的各種特征，其可形成本示例的一部分。柱形波導(dǎo)105在圖7中是無陰影而透明的，以示出aipwb波導(dǎo)601的額外特征。aipwb波導(dǎo)601可形成在aipwb525的層529內(nèi)。在一些示例中，二十四個(gè)接地過孔550可延伸穿過層529并且可繞第二導(dǎo)電過孔520(單獨(dú)標(biāo)記為520l至520m)的周界分布，以提供圍繞第二導(dǎo)電過孔520的波導(dǎo)籠651c。第二導(dǎo)電過孔520可延伸穿過層529并且電聯(lián)接到配置在aipwb525的底表面504上的天線元件660c。柱形波導(dǎo)105可在aipwb525的底表面504處聯(lián)接到波導(dǎo)籠651c。在這方面，子陣列片組件波導(dǎo)可由聯(lián)接到柱形波導(dǎo)105的aipwb波導(dǎo)601形成。

如本文中描述的，接地過孔550(單獨(dú)標(biāo)記為550a至550d)可在層529上重復(fù)使用，以衰減形成在aipwb波導(dǎo)601的間隙區(qū)域之間的層上的rf分布電路內(nèi)的射頻干擾(rfi)。通過重復(fù)使用過孔，六十四個(gè)天線元件子陣列片組件內(nèi)的總過孔數(shù)減少可提供不太復(fù)雜且更成本有效的aipwb525。例如，通過重復(fù)使用接地過孔550，aipwb525的過孔數(shù)可減少大約一千五百個(gè)過孔。

圖8圖示了根據(jù)本公開的又一示例的圖4的aipwb的細(xì)節(jié)。圖8提供了本文先前所討論的圖4的各種特征，其可形成本示例的一部分。在一些示例中，如圖8所示，aipwb525包括23個(gè)金屬層(例如，第一層527和第二層529的組合)。在一些示例中，金屬層是銅；然而，用于微波頻率應(yīng)用的其它金屬也會(huì)是可能的。aipwb還可包括多個(gè)介電層。介電層可使用介電常數(shù)適合微波頻率應(yīng)用的介電材料而形成。在一些示例中，購自rogerscorporationofbrooklynconnecticut的rogers2929bondply可用在aipwb525的構(gòu)建中。用于形成aipwb525的多個(gè)金屬層和介電層可能僅需要使用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)pwb處理技術(shù)的兩個(gè)疊層序列。常規(guī)pwb可能需要三個(gè)以上疊層序列。與常規(guī)相控陣列天線印刷線路板所需的大約三萬八千個(gè)過孔比較，aipwb525可能需要大約四千個(gè)過孔。在這方面，優(yōu)于常規(guī)工藝和技術(shù)的這些改進(jìn)提供了aipwb制作成本的顯著降低。如圖8所示，第一導(dǎo)電過孔510l可形成在層527上。第二導(dǎo)電過孔520(單獨(dú)標(biāo)記為520n至520p)可形成在層529上。

aipwb525可包括rf分布層860(單獨(dú)標(biāo)記為860a至860c)，該rf分布層860形成在aipwb525的層529內(nèi)，以提供aipwb525內(nèi)的rf分布網(wǎng)絡(luò)。通過將rf分布層860實(shí)施在層529內(nèi)，用于延伸穿過層529的波導(dǎo)籠651的接地過孔550e可重復(fù)使用，以減少rf分布層860內(nèi)的射頻干擾。

圖9圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例的aipwb525的rf分布層900的視圖。在圖9所示的示例中，rf分布層900可構(gòu)造在aipwb525的一個(gè)或多個(gè)層(例如，rf分布層860a至860c)上。rf分布層900可實(shí)施為組合多個(gè)偏振rf信號(例如，圖11c的偏振rf信號1102a和/或1102b)，以提供單個(gè)子陣列片組件的偏振rf信號。在這方面，rf分布層900可包括多個(gè)rf分布過孔925，所述多個(gè)rf分布過孔925實(shí)施為將所述多個(gè)偏振rf信號1102a和/或1102b聯(lián)接到形成在rf分布層900上的多個(gè)導(dǎo)電跡線935。在一些示例中，多個(gè)導(dǎo)電跡線935可形成為受控阻抗的導(dǎo)電跡線935(例如，50歐姆受控阻抗跡線和/或100歐姆受控阻抗跡線)，該受控阻抗的導(dǎo)電跡線935被構(gòu)造成為組合器電路945提供成對偏振rf信號1102a和/或1102b。在一些示例中，受控阻抗的導(dǎo)電跡線935可構(gòu)造為帶狀導(dǎo)體，然而，其它類型的導(dǎo)體是可能的，諸如嵌入式微帶。連續(xù)組合的成對偏振rf信號1102a和/或1102b可進(jìn)一步組合，以在rf分布層900的過孔955處提供單個(gè)組合的偏振rf信號1102。

圖10a圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例的子陣列片組件(例如，接收子陣列片組件224和/或發(fā)射子陣列片組件228)的視圖。在圖10a所示的示例中，子陣列片組件可實(shí)施為六十四個(gè)天線元件的接收子陣列片組件224，包括aipwb525和多個(gè)集成電路管芯540，所述多個(gè)集成電路管芯540聯(lián)接到布置成8×8方形柵格的多個(gè)天線元件660。在示出的示例中，四個(gè)天線元件660布置成方形柵格網(wǎng)格1001，并且四個(gè)天線元件660均聯(lián)接到集成電路管芯540。第一導(dǎo)電過孔和第二導(dǎo)電過孔(例如，分別是510和520)可將集成電路管芯540聯(lián)接到四個(gè)天線元件660中的每個(gè)天線元件，以接收來自天線元件660的rf信號。rf分布導(dǎo)體1035可將集成電路管芯540的偏振rf信號1102a和/或1102b電聯(lián)接到rf分布層900。在一些示例中，rf分布導(dǎo)體1035可構(gòu)造為帶狀導(dǎo)體，然而，其它類型的導(dǎo)體是可能的，諸如微帶。在其它示例中，rf分布導(dǎo)體1035可以是同軸線纜。rf分布層900可組合多個(gè)偏振的rf輸出信號1102a和/或1102b以形成單個(gè)組合的偏振rf信號1102，并且為相控陣列天線組件100的陣列分布組件206提供單個(gè)組合的偏振rf信號1102以進(jìn)行波束控制操作。

圖10b圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例的發(fā)射相控陣列天線218的視圖。在圖10b所示的示例中，發(fā)射相控陣列天線218包括32個(gè)/64個(gè)天線元件的發(fā)射子陣列片組件228。圖10c圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例的接收相控陣列天線214的視圖。在圖10c所示的示例中，接收相控陣列天線214包括42個(gè)/64個(gè)天線元件的接收子陣列片組件224。在這方面，子陣列片組件是相控陣列天線系統(tǒng)100的基本構(gòu)筑塊。接收子陣列片組件224和發(fā)射子陣列片組件228提供了能在xy笛卡爾坐標(biāo)平面方向上復(fù)制以形成較大集成相控陣列孔口的可擴(kuò)展片組件。

圖11a圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例連接到天線元件660的集成電路管芯540。在圖11a所示的示例中，四個(gè)天線元件660(單獨(dú)標(biāo)記為660d至660g)可布置成方形柵格網(wǎng)格(例如，方形柵格網(wǎng)格1001)。第一導(dǎo)電過孔和第二導(dǎo)電過孔(例如，分別是510和520)可將集成電路管芯540聯(lián)接到四個(gè)天線元件660中的每個(gè)天線元件。在示出的示例中，每個(gè)天線元件660d至660g均可為集成電路管芯540的輸入端口1141提供豎直rf信號并且為集成電路管芯540的輸入端口1142提供水平rf信號。豎直rf信號和水平rf信號的每個(gè)天線元件660均可經(jīng)由對應(yīng)的第一導(dǎo)電過孔510和第二導(dǎo)電過孔520聯(lián)接到集成電路管芯540。

圖11b圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例的集成電路管芯540的分解圖。在一些示例中，集成電路管芯540可由硅鍺合金(sige)材料制作。在其它示例中，集成電路管芯540可由互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(cmos)、雙極/互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(bicmos)或用于制作rf電路的任何其它適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體技術(shù)制作。通過使用sige，aipwb525上集成電路管芯540所需的面積可減少，從而允許方形柵格1001實(shí)施。

集成電路管芯540可提供用于四個(gè)天線元件660d至660g的波束成形電路。例如，圖11b圖示了集成電路管芯540的接收子陣列片組件224實(shí)施方案，其包括豎直rf信號輸入端口1141d至1141g和水平rf信號輸入端口1142d至1142g(對應(yīng)于天線元件660d至660g)。

圖11c圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例的接收元件電子器件1150。集成電路管芯540的接收子陣列片組件224實(shí)施方案包括四個(gè)接收元件電子器件1150波束成形電路。豎直rf信號可由天線元件660提供并且可在接收元件電子器件1150的輸入端口1141處接收。豎直rf信號可被放大并且由分離器電路1143分割，設(shè)定為由偏振電路1144偏振、由組合器電路1145組合以及由波束方向電路1146相移和放大。豎直偏振rf信號可在集成電路管芯540的輸出1147處提供。以類似的方式，水平rf信號可由天線元件660提供并且可在輸入端口1142處接收。水平rf信號可被放大并且由分離器電路1143分割，設(shè)定為由偏振電路1144偏振、由組合器電路1145組合以及由波束方向電路1146相移和放大。水平偏振rf信號可在集成電路管芯540的輸出1148處提供。

偏振電路1144可選擇性地偏振豎直rf信號和水平rf信號。偏振可設(shè)定為線性偏振和/或圓偏振。圓偏振可包括右旋圓偏振和左旋圓偏振。在這方面，集成電路管芯540的四個(gè)接收元件電子器件1150均為兩個(gè)偏振rf信號1102a和1102b在接收元件電子器件的輸出端口1147和1148處提供可獨(dú)立選擇的偏振。

圖11d圖示了根據(jù)本公開示例的發(fā)射元件電子器件1160。集成電路管芯540的發(fā)射子陣列片組件228實(shí)施方案包括四個(gè)發(fā)射元件電子器件1160的波束成形電路。在一些示例中，rf信號1101c可由陣列分布組件206的rf轉(zhuǎn)換器229提供并且可接收在發(fā)射元件電子器件1160的輸入端口1151處。rf信號1101c可由可變衰減電路1152衰減、由分離器電路1153分割為兩個(gè)rf信號以及由右旋圓偏振電路1154和/或左旋圓偏振電路1155偏振。

發(fā)射元件電子器件1160可構(gòu)造成分別在發(fā)射元件電子器件的輸出端口1158和1159處發(fā)射右旋圓偏振的(rhcp)rf信號1102c和1102d。在一些示例中，當(dāng)左旋圓偏振驅(qū)動(dòng)器級1157關(guān)閉時(shí)，發(fā)射元件電子器件1160可發(fā)射rhcp。

發(fā)射元件電子器件1160可構(gòu)造成分別在發(fā)射元件電子器件的輸出端口1158和1159處發(fā)射左旋圓偏振(lhcp)的rf信號1102c和1102d。在一些示例中，當(dāng)rhcp驅(qū)動(dòng)器級1156關(guān)閉時(shí)，發(fā)射元件電子器件1160可發(fā)射lhcp。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器級1156和1157分別在lhcp和rhcp操作期間選擇性地關(guān)閉時(shí)，可維持輸出端口1158和1159處的匹配負(fù)載。

在一些示例中，當(dāng)所有驅(qū)動(dòng)器級(例如，lhcp和rhcp驅(qū)動(dòng)器級)打開并完全偏置時(shí)，發(fā)射元件電子器件1160分別在發(fā)射元件電子器件的輸出端口1158和1159處發(fā)射任意線性偏振rf信號1102c和1102d，取向取決于rhcp和lhcp信號的相對相移。

圖12a圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例使用相控陣列天線100的接收子陣列片組件224的過程。

在框1205中，多個(gè)rf信號1101(例如，1101a和1101b)可由多個(gè)天線元件660接收。在框1210中，每個(gè)天線元件660均可構(gòu)造成對應(yīng)地經(jīng)由第二導(dǎo)電過孔520和第一導(dǎo)電過孔510為集成電路管芯540提供rf信號1101a和1101b。rf信號1101a和1101b可沿著包括第二導(dǎo)電過孔520、導(dǎo)電跡線530、第一導(dǎo)電過孔510并且聯(lián)接到集成電路管芯540的導(dǎo)電路徑從天線元件660傳遞。

在框1215中，rf信號1101a和1101b可分別接收于集成電路管芯540的輸入端口1141和1142處，并且集成電路管芯540可構(gòu)造成將rf信號1101a和1101b轉(zhuǎn)換為偏振rf信號1102a和1102b。rf信號1101a和1101b可選擇性地偏振至右旋圓偏振、左旋圓偏振和/或線性偏振。在框1220中，集成電路管芯540可分別在輸出端口1147和1148處提供偏振rf信號1102a和1102b。偏振rf信號1102a和1102b可耦合到aipwb525的rf分布層900，以與接收子陣列片組件224內(nèi)的多個(gè)偏振rf信號1102組合而產(chǎn)生單個(gè)組合的偏振rf信號1102。單個(gè)組合的偏振rf信號1102可耦合到相控陣列天線組件100的接收陣列分布pwb212以進(jìn)行波束控制操作。

圖12b圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例使用相控陣列天線100的發(fā)射子陣列片組件228的過程。在框1225中，rf信號1101c可由陣列分布組件206的rf轉(zhuǎn)換器229提供并且耦合到集成電路管芯540的輸入端口1151。在框1230中，rf信號1101c可分割為兩個(gè)rf信號并且由集成電路管芯540選擇性地偏振。分割的rf信號可選擇性地偏振至右旋圓偏振、左旋圓偏振和/或任意線性偏振。

在框1235中，偏振rf信號1102c和1102d可分別沿著包括第一導(dǎo)電過孔510、導(dǎo)電跡線530、第二導(dǎo)電過孔520并且聯(lián)接到天線元件660的導(dǎo)電路徑從集成電路管芯540的輸出端口1158和1159傳遞。在框1240中，天線元件660可發(fā)射偏振rf信號1102c和1102d。

圖13圖示了根據(jù)本公開一個(gè)示例提供相控陣列天線100的子陣列片組件(例如，接收子陣列片組件224和/或發(fā)射子陣列片組件228)的過程。在框1305中，可提供多個(gè)pwb525層。在框1310中，多個(gè)第一導(dǎo)電過孔510可形成在第一子組層527內(nèi)，并且多個(gè)第二導(dǎo)電過孔520可形成在第二子組層529內(nèi)。第二導(dǎo)電過孔520可從第一導(dǎo)電過孔510偏移以向集成電路管芯540提供熱機(jī)械應(yīng)力釋放。多個(gè)接地過孔550可形成為延伸穿過第二子組層529并且繞第二導(dǎo)電過孔520的周界分布，以提供圍繞第二導(dǎo)電過孔520的波導(dǎo)籠651。

在框1315中，多個(gè)第一導(dǎo)電過孔510和第二導(dǎo)電過孔520可由形成在pwb層上的多個(gè)導(dǎo)電跡線530電聯(lián)接。

在框1320中，可提供多個(gè)rf分布層900，其包括聯(lián)接到形成在層900上的多個(gè)組合器電路945的多個(gè)rf分布的受控阻抗導(dǎo)電跡線935。延伸穿過rf分布層900的多個(gè)接地過孔550可重復(fù)使用，以減少rf分布電路(例如，由聯(lián)接到組合器電路945的受控阻抗導(dǎo)電跡線935形成的rf分布電路)內(nèi)的射頻干擾。

在框1325中，多個(gè)pwb層(例如，第一子組層527和第二子組層529)可被層壓而形成aipwb525。

在框1330中，多個(gè)集成電路管芯540可粘合地結(jié)合到aipwb525并且在集成電路管芯540的第一表面608與aipwb525的第一表面503之間的區(qū)域609中填充底部填充材料543。構(gòu)造在集成電路管芯540的第一表面608上的多個(gè)焊料凸塊541可機(jī)械聯(lián)接到aipwb525的第一表面503。至少一個(gè)焊料凸塊541電聯(lián)接到延伸穿過第一子組層527的第一導(dǎo)電過孔510。

在一些示例中，集成電路管芯540可聯(lián)接到內(nèi)插式印刷線路板(pwb)560的第一表面507并且在集成電路管芯540的表面608與內(nèi)插式pwb560的表面507之間填充底部填充材料543。構(gòu)造在內(nèi)插式pwb560的第二表面508上的球柵陣列561可聯(lián)接到aipwb525的第一表面503。bga中的至少一個(gè)球561電聯(lián)接到第一導(dǎo)電過孔510。

在框1335中，多個(gè)天線元件660可聯(lián)接到aipwb525的第二表面504。天線元件660可聯(lián)接到相應(yīng)一個(gè)第二導(dǎo)電過孔520。在框1340中，可提供孔口殼體106，其包括形成在孔口殼體106的金屬蜂窩結(jié)構(gòu)107內(nèi)的多個(gè)柱形波導(dǎo)105。每個(gè)柱形波導(dǎo)105的半徑基本上等于對應(yīng)天線元件660的半徑。所述多個(gè)柱形波導(dǎo)105可聯(lián)接到所述多個(gè)天線元件660。

在框1345中，一個(gè)或多個(gè)凹部516(例如，516a和516b)可沿著多個(gè)波導(dǎo)105中的每個(gè)波導(dǎo)的表面505和506形成。在框1350中，多個(gè)柱形波導(dǎo)105和一個(gè)或多個(gè)凹部516可填充構(gòu)造成使介電常數(shù)基本上等于aipwb525的介電常數(shù)的介電材料。在這方面，介電材料可在第二表面504處接觸aipwb525并且聯(lián)接到天線元件660，以提供連續(xù)的波導(dǎo)。填充的凹部516將介電材料機(jī)械地固定到波導(dǎo)105。

在一些示例中，介電材料可模制成基本上對應(yīng)于柱形波導(dǎo)105和凹部516的形狀。模制的介電材料可放置到每個(gè)波導(dǎo)105中以填充波導(dǎo)105和凹部516。在一些示例中，介電材料可注入每個(gè)波導(dǎo)105中以填充波導(dǎo)105和凹部516。介電材料可使熱膨脹系數(shù)(cte)基本上等于金屬蜂窩結(jié)構(gòu)107的cte。

在框1355中，孔口組件201、構(gòu)造為接收子陣列片組件224和發(fā)射子陣列片組件228的多個(gè)aipwb525、冷板組件204、陣列分布組件206和蓋208可組裝而形成相控陣列天線系統(tǒng)100。

進(jìn)一步，本公開包括根據(jù)以下條款的示例：

條款1、一種包括相控陣列天線子陣列片組件(224，228)的系統(tǒng)，所述相控陣列天線子陣列片組件包括：印刷線路板“pwb”(525)，其包括多個(gè)層(527，529)；集成電路管芯(540)，其聯(lián)接到所述pwb的第一表面(503)；天線元件(660)，其聯(lián)接到所述pwb的第二表面(504)；第一導(dǎo)電過孔(510)，其具有第一直徑，所述第一導(dǎo)電過孔聯(lián)接到所述集成電路管芯并且延伸穿過第一子組層(527)；第二導(dǎo)電過孔(520)，其具有大于所述第一直徑的第二直徑，所述第二導(dǎo)電過孔從所述第一導(dǎo)電過孔偏移、延伸穿過第二子組層(529)并且聯(lián)接到所述天線元件；所述pwb的導(dǎo)電跡線(530)，其聯(lián)接到所述第一導(dǎo)電過孔和第二導(dǎo)電過孔；并且其中，所述第二導(dǎo)電過孔的偏移為所述集成電路管芯提供了熱機(jī)械應(yīng)力釋放。

條款2、根據(jù)條款1所述的系統(tǒng)，其中，所述集成電路管芯是倒裝芯片，所述倒裝芯片包括聯(lián)接到所述pwb的所述第一表面的多個(gè)焊料凸塊(541)；并且其中，至少一個(gè)所述焊料凸塊電聯(lián)接到所述第一導(dǎo)電過孔。

條款3、根據(jù)條款1所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括內(nèi)插式印刷線路板“pwb”(560)，其中，所述集成電路管芯是倒裝芯片，所述倒裝芯片包括聯(lián)接到所述內(nèi)插式pwb的第一表面(507)的多個(gè)焊料凸塊，其中，所述內(nèi)插式pwb的第二表面(508)包括球柵陣列(561)，所述球柵陣列(561)聯(lián)接到所述pwb的所述第一表面，并且其中，至少一個(gè)所述球電聯(lián)接到所述第一導(dǎo)電過孔。

條款4、根據(jù)條款1所述的系統(tǒng)，其中，所述集成電路管芯被構(gòu)造成提供經(jīng)由所述第一導(dǎo)電過孔和第二導(dǎo)電過孔傳遞到所述天線元件的偏振射頻“rf”信號(1102c，1102d)。

條款5、根據(jù)條款4所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括：多個(gè)所述天線元件(660)；多個(gè)所述第一導(dǎo)電過孔和第二導(dǎo)電過孔(510，520)；并且其中，所述集成電路管芯被構(gòu)造成提供經(jīng)由所述第一導(dǎo)電過孔和第二導(dǎo)電過孔中的對應(yīng)導(dǎo)電過孔傳遞到每個(gè)所述天線元件的對應(yīng)偏振rf信號。

條款6、根據(jù)條款1所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括：內(nèi)置測試電路(1162)，其形成在所述集成電路管芯內(nèi)；控制器(230，231)，其聯(lián)接到所述內(nèi)置測試電路；其中，所述內(nèi)置測試電路被構(gòu)造成向所述集成電路管芯提供第一測試信號(1101a至1101c)并且接收來自所述集成電路管芯的第二測試信號(1102a至1102d)；并且其中，所述控制器接收所述第二測試信號以與基準(zhǔn)第二測試信號比較。

條款7、根據(jù)條款1所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括：飛行中校準(zhǔn)電路(1164)，其形成在所述集成電路管芯內(nèi)；并且其中，所述飛行中校準(zhǔn)電路被構(gòu)造成響應(yīng)于經(jīng)由所述第一導(dǎo)電過孔接收的信號來調(diào)節(jié)所述系統(tǒng)的操作。

條款8、根據(jù)條款1所述的系統(tǒng)，其中，所述天線元件被構(gòu)造成提供經(jīng)由所述第二導(dǎo)電過孔和第一導(dǎo)電過孔傳遞到所述集成電路管芯的rf信號(1101a，1101b)；并且其中，所述集成電路管芯被構(gòu)造成將由所述天線元件提供的所述rf信號轉(zhuǎn)換為偏振rf信號(1102a，1102b)。

條款9、根據(jù)條款8所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括：多個(gè)天線元件(660)；多個(gè)第一導(dǎo)電過孔和第二導(dǎo)電過孔(510，520)；其中，每個(gè)天線元件均被構(gòu)造成提供經(jīng)由所述第二導(dǎo)電過孔和第一導(dǎo)電過孔中的對應(yīng)導(dǎo)電過孔傳遞到所述集成電路管芯的rf信號(1101a，1101b)；并且其中，所述集成電路管芯被構(gòu)造成將由每個(gè)天線元件提供的所述rf信號轉(zhuǎn)換為偏振rf信號(1102a，1102b)。

條款10、根據(jù)條款1所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括：金屬蜂窩結(jié)構(gòu)(107)；多個(gè)柱形波導(dǎo)(105)，其形成在所述金屬蜂窩結(jié)構(gòu)內(nèi)，其中，每個(gè)柱形波導(dǎo)的半徑基本上等于對應(yīng)天線元件的半徑；凹部(516a，516b)，其沿著每個(gè)所述柱形波導(dǎo)的表面(505，506)形成；并且其中，所述柱形波導(dǎo)和所述凹部填充有介電材料；并且其中，每個(gè)填充的凹部均將所述介電材料機(jī)械地固定到所述柱形波導(dǎo)。

條款11、根據(jù)條款10所述的系統(tǒng)，其中：所述介電材料的熱膨脹系數(shù)“cte”基本上等于所述金屬蜂窩結(jié)構(gòu)的cte；并且所述介電材料的介電常數(shù)基本上等于所述pwb的介電常數(shù)。

條款12、根據(jù)條款10所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括多個(gè)寬角度阻抗匹配“waim”材料層(563)，所述多個(gè)waim材料層配置在所述多個(gè)柱形波導(dǎo)的暴露表面(509)和所述金屬蜂窩結(jié)構(gòu)的外表面(501)上。

條款13、根據(jù)條款10所述的系統(tǒng)，其中，所述金屬蜂窩結(jié)構(gòu)包括鋁。

條款14、根據(jù)條款1所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括：rf分布電路(935，945)，其形成在至少一個(gè)所述第二子組層上；多個(gè)接地過孔(550)，其延伸穿過所述第二子組層，所述多個(gè)接地過孔繞所述第二導(dǎo)電過孔的周界分布以提供圍繞所述第二導(dǎo)電過孔的波導(dǎo)籠(651)；并且其中，所述多個(gè)接地過孔進(jìn)一步減少了所述rf分布電路內(nèi)的射頻干擾“rfi”。

條款15、根據(jù)條款1所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括：多個(gè)相控陣列天線子陣列片組件(224，228)；孔口殼體(106)，其包括聯(lián)接到所述多個(gè)子陣列片組件的多個(gè)柱形波導(dǎo)；陣列分布印刷線路板“pwb”(212，216)，其聯(lián)接到所述多個(gè)子陣列片組件；以及冷板(213，217)，其配置在所述陣列分布pwb與所述多個(gè)子陣列片組件之間。

條款16、一種包括子陣列片組件(224，228)的系統(tǒng)，所述子陣列片組件包括：大致平面的印刷線路板“pwb”(525)，其包括多個(gè)層(527，529)；一個(gè)或多個(gè)集成電路管芯(540)，其聯(lián)接到所述pwb的第一表面(503)；至少四個(gè)天線元件(660d，660e，660f，660g)，其聯(lián)接到所述pwb的第二表面(504)，其中，所述至少四個(gè)天線元件在所述pwb上布置成方形柵格網(wǎng)格(1001)；并且其中，所述集成電路管芯經(jīng)由所述層電聯(lián)接到所述四個(gè)天線元件中的每個(gè)天線元件。

條款17、根據(jù)條款16所述的系統(tǒng)，其中，所述集成電路管芯包括硅鍺合金。

條款18、根據(jù)條款16所述的系統(tǒng)，其中，所述集成電路管芯被構(gòu)造成接收來自所述四個(gè)天線元件中的每個(gè)天線元件的rf信號(1101a，1101b)并且將對應(yīng)rf信號轉(zhuǎn)換為偏振rf信號(1102a，1102b)。

條款19、根據(jù)條款16所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括：第一導(dǎo)電過孔(510)，其具有第一直徑、聯(lián)接到所述集成電路管芯并且延伸穿過第一子組層(527)；第二導(dǎo)電過孔(520)，其具有大于所述第一直徑的第二直徑，所述第二導(dǎo)電過孔從所述第一導(dǎo)電過孔偏移、延伸穿過第二子組層(529)并且聯(lián)接到所述天線元件；所述pwb的導(dǎo)電跡線(530)，其聯(lián)接到所述第一導(dǎo)電過孔和第二導(dǎo)電過孔；并且其中，所述第二導(dǎo)電過孔的偏移為所述集成電路管芯提供了熱機(jī)械應(yīng)力釋放。

條款20、根據(jù)條款19所述的系統(tǒng)，其中，所述集成電路管芯是倒裝芯片，所述倒裝芯片包括聯(lián)接到所述pwb的所述第一表面的多個(gè)焊料凸塊(541)；并且其中，至少一個(gè)所述焊料凸塊電聯(lián)接到所述第一導(dǎo)電過孔。

條款21、根據(jù)條款19所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括：rf分布電路(935，945)，其形成在至少一個(gè)所述第二子組層上；多個(gè)接地過孔(550)，其延伸穿過所述第二子組層，所述多個(gè)接地過孔繞所述第二導(dǎo)電過孔的周界分布以提供圍繞所述第二導(dǎo)電過孔的波導(dǎo)籠(651)；并且其中，所述多個(gè)接地過孔進(jìn)一步減少了所述rf分布電路內(nèi)的射頻干擾“rfi”。

條款22、一種方法，所述方法包括：沿著在集成電路管芯(540)與天線元件(660)之間穿過印刷線路板“pwb”(525)的導(dǎo)電路徑(510，530，520)傳遞(1205，1210)rf信號，其中，所述導(dǎo)電路徑包括：具有第一直徑的第一導(dǎo)電過孔(510)，所述第一導(dǎo)電過孔聯(lián)接到所述集成電路管芯并且延伸穿過所述pwb的第一子組層(527)；具有大于所述第一直徑的第二直徑的第二導(dǎo)電過孔(520)，所述第二導(dǎo)電過孔從所述第一導(dǎo)電過孔偏移、延伸穿過所述pwb的第二子組層(529)并且聯(lián)接到所述天線元件；以及聯(lián)接到所述第一導(dǎo)電過孔和第二導(dǎo)電過孔的所述pwb的導(dǎo)電跡線(530)。

條款23、根據(jù)條款22所述的方法，其中，將所述集成電路管芯構(gòu)造成提供經(jīng)由所述第一導(dǎo)電過孔和第二導(dǎo)電過孔傳遞到所述天線元件的偏振射頻“rf”信號(1102c，1102d)。

條款24、根據(jù)條款23所述的方法，所述導(dǎo)電路徑進(jìn)一步包括：多個(gè)所述天線元件；多個(gè)所述第一導(dǎo)電過孔和第二導(dǎo)電過孔；并且其中，將所述集成電路管芯構(gòu)造成提供經(jīng)由對應(yīng)的所述第一導(dǎo)電過孔和第二導(dǎo)電過孔傳遞到每個(gè)所述天線元件的對應(yīng)偏振rf信號。

條款25、根據(jù)條款22所述的方法，其中，將所述天線元件構(gòu)造成提供經(jīng)由所述第二導(dǎo)電過孔和第一導(dǎo)電過孔傳遞到所述集成電路管芯的射頻“rf”信號(1101a，1101b)；并且其中，將所述集成電路管芯構(gòu)造成將由所述天線元件提供的所述rf信號轉(zhuǎn)換為偏振rf信號(1102a，1102b)。

條款26、根據(jù)條款25所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括：多個(gè)天線元件；多個(gè)第一導(dǎo)電過孔和第二導(dǎo)電過孔；并且其中，將每個(gè)天線元件均構(gòu)造成提供經(jīng)由所述第二導(dǎo)電過孔和第一導(dǎo)電過孔中的對應(yīng)導(dǎo)電過孔傳遞到所述集成電路管芯的rf信號；并且其中，將所述集成電路管芯構(gòu)造成將由每個(gè)天線元件提供的所述rf信號轉(zhuǎn)換為偏振rf信號。

條款27、一種方法，所述方法包括：提供(1305)包括多個(gè)層(527，529)的印刷線路板“pwb”(525)；提供(1330)聯(lián)接到所述pwb的第一表面(503)的集成電路管芯(540)；提供(1335)聯(lián)接到所述pwb的第二表面(504)的天線元件(660)；將所述集成電路管芯電聯(lián)接(1315，1330)到延伸穿過第一子組層(527)的第一導(dǎo)電過孔(510)；以及將所述第一導(dǎo)電過孔電聯(lián)接(1310，1315，1335)到第二導(dǎo)電過孔(520)，所述第二導(dǎo)電過孔從所述第一導(dǎo)電過孔偏移、延伸穿過第二子組層(529)并且聯(lián)接到所述天線元件。

條款28、根據(jù)條款27所述的方法，其中，提供集成電路管芯的步驟包括：將構(gòu)造在所述集成電路管芯的第一表面(608)上的多個(gè)焊料凸塊(541)聯(lián)接(1330)到所述pwb的所述第一表面，其中，將至少一個(gè)所述焊料凸塊電聯(lián)接到所述第一導(dǎo)電過孔；以及底部填充(1330)所述集成電路管芯的第一表面與所述pwb的所述第一表面之間的區(qū)域(609)。

條款29、根據(jù)條款27所述的方法，其中，提供集成電路管芯的步驟包括：將構(gòu)造在所述集成電路管芯的第一表面(608)上的多個(gè)焊料凸塊(541)聯(lián)接(1330)到內(nèi)插式印刷線路板“pwb”(560)的第一表面(507)；底部填充(1330)所述集成電路管芯的所述第一表面與所述內(nèi)插式pwb的所述第一表面之間的區(qū)域(507a)；以及將構(gòu)造在所述內(nèi)插式pwb的第二表面(508)上的球柵陣列“bga”(561)聯(lián)接(1330)到所述pwb的所述第一表面，其中，將所述bga中的至少一個(gè)所述球電聯(lián)接到所述第一導(dǎo)電過孔。

條款30、根據(jù)條款27所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括：提供(1335)金屬蜂窩結(jié)構(gòu)(107)；將多個(gè)柱形波導(dǎo)(105)形成(1335)在所述金屬蜂窩結(jié)構(gòu)內(nèi)，其中，每個(gè)柱形波導(dǎo)的半徑基本上等于對應(yīng)天線元件(660)的半徑；沿著每個(gè)所述柱形波導(dǎo)的表面(505，506)形成(1345)凹部(516a，516b)；用介電材料填充(1350)所述柱形波導(dǎo)和所述凹部，所述介電材料的介電常數(shù)基本上等于所述pwb的介電常數(shù)；并且其中，每個(gè)填充的凹部均將所述介電材料機(jī)械地固定到所述柱形波導(dǎo)。

條款31、根據(jù)條款27所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括：將rf分布電路(935，945)形成(1320)在至少一個(gè)所述第二子組層上；形成(1310)延伸穿過所述第二子組層的多個(gè)接地過孔(550)，所述多個(gè)接地過孔繞所述第二導(dǎo)電過孔的周界分布以提供圍繞所述第二導(dǎo)電過孔的波導(dǎo)籠(651)；并且其中，所述多個(gè)接地過孔進(jìn)一步減少了所述rf分布電路內(nèi)的射頻干擾“rfi”。

條款32、一種方法，所述方法包括：提供(1340)包括多個(gè)柱形波導(dǎo)(105)的金屬蜂窩結(jié)構(gòu)(107)，將多個(gè)柱形波導(dǎo)構(gòu)造成與多個(gè)相控陣列天線子陣列片組件(224，228)對接；沿著每個(gè)所述柱形波導(dǎo)的表面(505，506)形成(1345)凹部(516a，516b)；用介電材料填充(1345)所述柱形波導(dǎo)和所述凹部；并且其中，每個(gè)填充的凹部均將所述介電材料機(jī)械地固定到所述柱形波導(dǎo)。

條款33、根據(jù)條款32所述的方法，其中，所述金屬蜂窩結(jié)構(gòu)包括鋁。

條款34、根據(jù)條款32所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括：將多個(gè)天線元件(660)聯(lián)接到所述多個(gè)柱形波導(dǎo)，其中，每個(gè)柱形波導(dǎo)的半徑基本上等于對應(yīng)天線元件的半徑。

條款35、根據(jù)條款32所述的方法，其中，所述介電材料接觸每個(gè)所述子陣列片組件的印刷線路板“pwb”(525)，其中，填充所述柱形波導(dǎo)的步驟進(jìn)一步包括：將介電材料模制(1350)成基本上對應(yīng)于所述柱形波導(dǎo)和所述凹部的形狀，其中，所述介電材料的熱膨脹系數(shù)“cte”基本上等于所述金屬蜂窩結(jié)構(gòu)的cte，并且其中，所述介電材料的介電常數(shù)基本上等于所述pwb的介電常數(shù)；以及將模制的介電材料放置(1350)到每個(gè)所述柱形波導(dǎo)中以填充所述柱形波導(dǎo)和所述凹部。

條款36、根據(jù)條款32所述的方法，其中，所述介電材料接觸每個(gè)所述子陣列片組件的印刷線路板“pwb”，其中，填充所述柱形波導(dǎo)的步驟進(jìn)一步包括：將所述介電材料注入(1350)所述柱形波導(dǎo)和凹部的每者中，其中，所述介電材料的熱膨脹系數(shù)“cte”基本上等于所述金屬蜂窩結(jié)構(gòu)的cte，并且其中，所述介電材料的介電常數(shù)基本上等于所述pwb的介電常數(shù)。

鑒于以上討論，將認(rèn)識(shí)到，根據(jù)本文中闡述的各種示例實(shí)施的子陣列片組件可通過整合各種各樣技術(shù)而形成，以提高性能和功能性，同時(shí)減少成本、大小、重量和功率。子陣列片組件是利用更成本有效的子陣列尺寸以便實(shí)現(xiàn)大陣列尺寸的可擴(kuò)展構(gòu)筑塊。aipwb525集成了sige集成電路管芯540、天線元件660、微過孔和從微過孔偏移以將管芯540聯(lián)接到天線元件660的鍍覆過孔、rf分布層900及形成在aipwb525的波導(dǎo)601的間隙區(qū)域內(nèi)的rf分布電路935/945，重復(fù)使用波導(dǎo)接地過孔550以減少rf分布電路935/945內(nèi)的射頻干擾、內(nèi)置測試和飛行中校準(zhǔn)都優(yōu)化了集成相控陣列天線100的制作、組裝、可制造性和測試。

上述示例說明但不限制本發(fā)明。還應(yīng)該理解的是，根據(jù)本發(fā)明的原理可以做出許多修改和變型。因此，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。