[發(fā)明專利]一種陣列天線及自校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110106834.0
• 申請(qǐng)日: 2021-01-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112436281B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王更生;肖利;肖潤(rùn)均;陳沖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都雷電微力科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01Q3/26
• 分類號(hào): H01Q3/26;H01Q1/50;H01Q1/38
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 封浪

本發(fā)明公開(kāi)了一種陣列天線及自校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，自校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由無(wú)源功分網(wǎng)絡(luò)和饋電耦合網(wǎng)絡(luò)組成，饋電耦合網(wǎng)絡(luò)主要通過(guò)一條帶狀線形式的定向耦合電路與饋電傳輸線相連，多個(gè)饋電傳輸線形成網(wǎng)絡(luò)并集成一路，最終由耦合網(wǎng)絡(luò)公共端口輸入/輸出；無(wú)源功分網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)微帶線威爾金森功分器組成，將多路饋電傳輸線網(wǎng)絡(luò)合成一路。自校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的饋電耦合網(wǎng)絡(luò)集成多層微帶天線形式設(shè)計(jì)的天線單元，形成陣列天線，饋電傳輸線與定向耦合電路分布于同一介質(zhì)層，饋電傳輸線位于天線單元中間層。本發(fā)明將微帶形式的陣列天線與耦合線進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，其具備結(jié)構(gòu)緊湊、測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)，采用直接耦合的方式可以避免外界環(huán)境對(duì)自校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及相控陣天線技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種用于陣列天線幅度相位校準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集的微波網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及對(duì)應(yīng)的陣列天線。

背景技術(shù)

相控陣天線因其具備快速的波束掃描、靈活的波束賦形、較高的可靠性等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于雷達(dá)和無(wú)線通信領(lǐng)域。相控陣在對(duì)各個(gè)通道進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，需要用到標(biāo)定網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)一般有兩種形式，一種是開(kāi)關(guān)，需要使用一整套控制設(shè)備，較為復(fù)雜；而另一種即由定向耦合器和功分器組成，較為簡(jiǎn)單，其通過(guò)在主路上引入定向耦合器，耦合一部分能量，再通過(guò)功分器傳遞到監(jiān)測(cè)末端，同時(shí)通過(guò)功分器輸出的功率可以判斷相控陣的每個(gè)通道是否正常工作，從而在相控陣工作時(shí)起到一定的監(jiān)測(cè)作用，而不需停機(jī)檢查。相控陣天線自校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)是采集陣元信號(hào)幅相的分部件，要想讓各單元天線發(fā)送的信號(hào)達(dá)到預(yù)定幅相要求，需設(shè)計(jì)一個(gè)穩(wěn)定可靠的校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)。校準(zhǔn)系統(tǒng)只能補(bǔ)償從校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)傳下來(lái)的各通道幅相的偏差，卻無(wú)法消除由校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的誤差。因此，自校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的精準(zhǔn)度對(duì)提高相控陣天線的性能至關(guān)重要。

目前陣列天線常見(jiàn)的自校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)主要以波導(dǎo)縫隙耦合或者微帶縫隙耦合的方式實(shí)現(xiàn)。文獻(xiàn)CN105390814A 公開(kāi)了一種具有內(nèi)校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的有源相控陣天線，實(shí)現(xiàn)了陣列天線與校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的一體化設(shè)計(jì)，其中校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)分布在多層帶狀線印制板中，避免了外部環(huán)境對(duì)校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的干擾。“星載相控陣天線與校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究”文章中介紹了一種基于SIW耦合器的256通道陣列天線與監(jiān)測(cè)校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，僅占用較小的空間就實(shí)現(xiàn)了校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)與對(duì)稱陣子天線的一體化設(shè)計(jì)。

以上兩種自校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)均具備結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，但由于縫隙耦合結(jié)構(gòu)的縫隙寬度會(huì)隨溫度變化而改變，自校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的精確度會(huì)隨之大幅下降，嚴(yán)重影響陣列天線自校準(zhǔn)功能。直接耦合匹配結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易與陣列天線集成化設(shè)計(jì)，特別對(duì)于輻射單元數(shù)量較多的陣列天線，難以實(shí)現(xiàn)不受外部環(huán)境干擾，采集精度高，集成度高的自校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種陣列天線自校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，避免外界環(huán)境特別是溫度對(duì)自校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的影響，并且使之具備結(jié)構(gòu)緊湊、測(cè)量精度高的特點(diǎn)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種陣列天線自校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)等比無(wú)源功分網(wǎng)絡(luò)和組數(shù)與等比無(wú)源功分網(wǎng)絡(luò)接口數(shù)量對(duì)應(yīng)的饋電耦合網(wǎng)絡(luò)；各組饋電耦合網(wǎng)絡(luò)分別由若干個(gè)耦合線基本網(wǎng)絡(luò)單元通過(guò)串行的方式連接，形成統(tǒng)一傳輸通道由一個(gè)耦合網(wǎng)絡(luò)公共端口連接到無(wú)源功分網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)的接口；各耦合線基本網(wǎng)絡(luò)單元均由鏡像分布的一對(duì)耦合線基本單元構(gòu)成；

耦合線基本單元包括定向耦合電路和饋電傳輸線，定向耦合電路傳輸方向與饋電傳輸線方向垂直，定向耦合電路通過(guò)微帶線連接于饋電傳輸線中部位置；定向耦合電路采用蛇形微帶線結(jié)構(gòu)；饋電傳輸線的一端設(shè)計(jì)T/R接口，另一端設(shè)計(jì)饋電傳輸線枝節(jié)；

各耦合線基本單元的定向耦合器均經(jīng)帶狀線傳輸線傳輸；帶狀傳輸線兩端均連接有耦合網(wǎng)絡(luò)公共端口，一端的耦合網(wǎng)絡(luò)公共端口用于與無(wú)源功分網(wǎng)絡(luò)連接，另一端的耦合網(wǎng)絡(luò)公共端口用于與匹配負(fù)載連接。

進(jìn)一步的，定向耦合電路由一個(gè)直線型傳輸線和蛇形傳輸線組成，直線型傳輸線與饋電傳輸線連接形成一個(gè)定向耦合器，蛇形傳輸線與直線型傳輸線連接形成一個(gè)反相電路。

進(jìn)一步的，耦合網(wǎng)絡(luò)公共端口位于與自校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)的陣列天線包絡(luò)外。