[實用新型]一種Ka頻段寬角掃描相控陣天線

有效

• 申請號: 201520587355.5
• 申請日: 2015-08-06
• 公開（公告）號: CN204857954U
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 李景峰;王磊;劉金梅;周家喜;劉磊
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十八研究所
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q1/28;H01Q21/00
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

技術領域

本實用新型涉及一種移動衛星通信技術，尤其涉及的是一種Ka頻段寬角掃描相控陣天線。

背景技術

衛星通信具有超視距、高質量、不間斷、高速率等通信特點，并且不依賴于易受服務中斷、自然災害和人為破壞所影響的地面通信鏈路和地面網絡，擴展了人們的視野和活動區域，因此無論衛星通信作為主干通信網絡還是備選通信網絡都越來越受到各界的廣泛關注。隨著衛星通信技術的發展和應用領域的擴展，如何在在運動過程中實現與衛星實時高速數據交換的需求變得越來越迫切，因此實現高頻段的各類載體的衛星通信變的越來越重要。

然而目前衛星應用中的天線技術研發主要集中在高、中輪廓的外置天線系統，這類天線具有高增益、低噪聲等優點被廣泛應用在地面系統以及對天線高度沒有要求的平臺上，但是對于無人機、戰斗機、導彈等要求風阻小、高速行進的載體平臺，這類天線是不適合的。

要實現對無人機、戰斗機、導彈等載體衛星測控通信，需要實現易于加載于此類平臺的低剖面或無剖面的衛星終端的外置天線，該類天線易于與載體共形設計、并且重量輕、功耗低、尺寸小不影響載體的氣動性。然而此類天線相較于高剖面的天線而言，設計實現都比較困難，并且要實現高增益、寬覆蓋、高效率等優良性能，對于天線設計和加工精度更是提出了更高的要求。

低剖面或無剖面的天線形式向兩維有源相控陣天線發展，在整個波束覆蓋的空域內，使用無慣性的電子波束掃描，亦能實現良好的跟蹤，其中機械掃描的伺服系統會消失，這樣天線輪廓大大降低，并且隨著器件的發展將天線的輻射單元與射頻電路以及環控等進行集成設計是該類天線的發展趨勢。而寬角掃描的有源相控陣系統尺寸由波長決定，通信頻率越高，波長越短，導致天線尺寸越小，最終導致天線系統實現較困難。

要實現寬角掃描，有源相控陣的天線單元間距由波長決定，而Ka頻段頻率高、波長短，因此導致片式Ka頻段寬角掃描有源相控陣天線的具體尺寸較小。如若實現通信功能，有源相控陣天線需要具有輻射系統、饋電系統、射頻電路、環控系統、校正系統以及控制系統等，如何在有限的高度和范圍內集成上述諸多系統功能，并且滿足電磁兼容要求，那么如何進行片式天線系統的功能層布局構造是實現片式Ka頻段寬角相控陣天線的關鍵內容，是本實用新型所需要解決的具體問題。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種Ka頻段寬角掃描相控陣天線，實現天線剖面的高度低于30mm。

本實用新型是通過以下技術方案實現的，本實用新型包括自上而下依次設置的輻射層、饋電層、校正網絡層、本振網絡層、環控層、中頻網絡層和射頻電路層；所述射頻電路層和輻射層通過通孔連接，所述校正網絡層連接輻射層，所述本振網絡層分別連接射頻電路層和外部本振信號接口；所述中頻網絡層分別連接射頻電路層和外部中頻連接器，所述環控層設置于射頻電路層的背面。

所述輻射層包括8×8布陣的64個陣列單元，每個陣列單元為單點饋電的單層缺口微帶貼片蝕刻而成，每個陣列單元上設置兩個用于接收校正信號的探針。

作為本實用新型的優選方式之一，所述輻射層的外層設置隔離層。

作為本實用新型的優選方式之一，所述校正網絡層包括64個校正陣元，每個校正陣元通過兩條微帶線連接對應輻射層上陣列單元的探針，每個校正陣元的兩條微帶線合并成一路，相鄰的兩路再合并成一路，64個校正陣元依次合并最后形成一路信號輸出。

所述射頻電路層包括64個相同的陣元射頻通道，每個陣元射頻通道包括依次連接的衰減移相芯片、功率放大器和隔離器。

所述饋電層包括64個結構相同的饋電電路。

所述環控層包括毛細冷卻水道和散熱冷板，所述散熱冷板上開設多條水平凹槽形成毛細冷卻水道，所述多條毛細冷卻水道的一端連接在一起形成冷水入口，另一端連接在一起形成熱水出口。

本實用新型相比現有技術具有以下優點：本實用新型采用片式有源相控陣天線結構、高效的分布式饋電空間能量合成，以及高密度單片微波集成電路技術，并充分利用系統可提供的資源以及規模生產技術，提高系統集成度和利用率，最大限度地減少天線系統的高度和體積，重量并降低制造成本，滿足大批量生產和調試的要求，作為衛星應用的通信系統的天線，通過各系統配合可實現戰斗機、導彈、無人機等機動性強、氣動性要求高的平臺的大動態下雙向高效寬帶通信，實現對上述平臺的超視距測控以及通信需求。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2是輻射層的結構示意圖；

圖3是校正網絡層的結構示意圖；