В.В. Денисенко1, В.Н. Козлов2, Р.А. Колесников3, Ю.Б. Корчемкин4, Ю.В. Кривошеев5, Б.А. Левитан6, А.М. Шитиков7, А.В. Шишлов8,  З.А. Янукьян9, M.S. Uhm10, S.H. Yun11

1−9 ПАО «Радиофизика» (Москва, Россия)

2,6,9 МАИ (национальный исследовательский университет) (Москва, Россия)

4−8 МФТИ (национальный исследовательский университет) (г. Долгопрудный, Россия)

10,11 Институт электроники и телекоммуникаций (г. Кванджу, Республика Корея)

Постановка проблемы. В настоящее время все большее распространение получают системы связи на основе искусственных спутников Земли (ИСЗ) на геостационарных и других орбитах. К антеннам пользовательских терминалов таких систем предъявляются повышенные требования по энергетическому потенциалу и шумовой добротности, а также по возможности сканирования лучом в широком секторе. При этом антенна должна иметь ограниченные размеры и, особенно, низкий профиль. Удовлетворяющие этим требованиям активные фазированные антенные решетки (АФАР) имеют высокую стоимость. Поэтому необходимо рассмотреть один из путей снижения их стоимости: переход к массовому производству с использованием технологий изготовления печатных плат и серийного выпуска радиочастотных интегральных схем.

Цель работы. Представить концепцию создания АФАР для терминалов спутниковой связи с использованием многослойной печатной платы Ка-диапазона на основе специально разрабатываемых интегральных схем.

Результаты. Предложена концепция создания АФАР для пользовательского терминала связи Ка-диапазона на основе многослойной печатной платы и с использованием серийно выпускающихся радиочастотных интегральных микросхем, специально разработанных для этого случая. Рассмотрены возникающие при этом проблемы и предложены пути их решения. Дано подробное описание печатного многослойного излучателя.

Практическая значимость Предложенная концепция будет полезна при проектировании экспериментальной модели АФАР.

Денисенко В.В., Козлов В.Н., Колесников Р.А., Корчемкин Ю.Б., Кривошеев Ю.В., Левитан Б.А., Шитиков А.М., Шишлов А.В., Янукьян З.А., Uhm M.S., Yun S.H. Принципы создания фазированной активной антенной решетки для терминалов спутниковой связи на основе многослойной печатной платы // Радиотехника. 2021. Т. 85. № 10. С. 42−52. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202110-05

1. Анпилогов В., Шишлов А., Эйдус А. Многолучевые антенные системы HTS // Технологии и средства связи. 2013. №. 6-2.  С. 54−67.
2. Анпилогов В., Шишлов А., Эйдус А. Анализ систем LEO-HTS и реализуемости фазированных антенных решеток для абонентских терминалов // Технологии и средства связи. 2015. №. 6-2. С. 14−26.
3. Анпилогов В. и др. Проблемы создания антенн с электрическим сканированием луча для абонентских терминалов спутниковых систем связи в Ku-и Ka-диапазонах // Первая миля. 2019. №. 3. С. 16−27.
4. Federal Communication Comission. FCC Selected Application. Report WR07 //  File number: FCC  SES-LIC-20170223-00195.
5. Mayo R., Harmer S. A Cost-Effective Modular Phased Array // IEEE International Symposium on Phased Array Systems and Technology. 2013. Р. 93−96
6. Rebeiz Gabriel M. SiGe and CMOS for Advanced Phased-Array Communication and Radar Systems // Phased-Array Symposium Short Course. Boston. 2016. October 22.
7. Krivosheev Yu.V., Shishlov A.V. Grating lobe suppression in phased arrays composed of identical or similar subarrays // Proc. Symposium on Phased Array Systems and Technology. Waltham-Boston. 2010. Р. 724−730.
8. Steven Gao, Qi Luo, and Fuguo Zhu. Circularly Polarized Antennas. John Wiley & Sons, Ltd. 2014.
9. Raney G., Unruh B., Lovestead R., and Winther B. 64-Element 28 Gigahertz Phased Array 5G Prototyping Platform. 11th Global Symposium on Millimeter Waves (GSMM). 2018
10. Sandhu A.I., Arnieri E., Amendola G., Boccia L., Meniconi E., and Ziegler V. Radiating Elements for Shared Aperture Tx/Rx Phased Arrays at K/Ka Band // IEEE Trans. Antennas Propag. Apr. 2016. V. 64. № 6. Р. 2270−2282. 
11. Su P., Sun D., and Zhang Z. A low-profile dual-polarized ka-band antenna for wide angle scanning phased arrays // Sixth AsiaPacific Conference on Antennas and Propagation (APCAP). Xi'an. 2017. Р. 1−3.
12. Chaloun T., Ziegler V., Menzel W. Design of a Dual-Polarized Stacked Patch Antenna for Wide Angle Scanning Reflectarrays // IEEE Trans. Antennas Propag. Month. 2016. V. XX. № X.
13. Kolesnikov R.A., Korchemkin Y.B., Uhm M.S., Yun S.H. Circularly Polarized Multilayer Printed Radiator for Wide-Angle Scanning Ka-band Phased Array // International Conference on Engineering and Telecommunication (EnT-2020). 2020.
14. Demystifying Vias in High Speed PCB Design. Keysight HSD Seminar.
15. Andrea Bentini, Giovanni De Santis, Marco Bartocci. RF Solderless Vertical Interconnection for 3D Module Integration. Proceedings of the 46th European Microwave Conference.
16. Ju-Joung Moon, Sang-Won Yun, Chang-Soo Ahn, Seon-Joo Kim. New Tile Structure for Microwave Modules Using Solderless Vertical Interconnections.
17. Zhong-Jun Yu, Zheng Xu, Yun-Kai Deng, Zhi-Guang Zhang. An Overall LTCC Package Solution For X-Band Tile T/R Module // Progress In Electromagnetics Research Letters. 2013. V. 38. Р. 181−192.
18. AN1902. Assembly guidelines for QFN (quad flat no-lead) and SON (small outline no-lead) packages // Rev.8.0. 6 February 2018. 51 p.
19. QFN Package Mounting Guide // Rev. 0.1. 2016. Toshiba Corporation.
20. John Priday. Thermal Management In high performance RF and microwave PCBs. Milsat Magazine. February 2019.