[發(fā)明專利]二維點(diǎn)陣式多波束相控陣及其設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111285691.0
• 申請日: 2021-11-02
• 公開（公告）號: CN113725717B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周甲武;鄭骎;劉利平
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江鋮昌科技股份有限公司
• 主分類號: H01S5/00
• 分類號: H01S5/00;G01S7/02
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 劉逸瀟

本發(fā)明公開了一種二維點(diǎn)陣式多波束相控陣及其設(shè)計方法，其中二維點(diǎn)陣式多波束相控陣包括：多路并行的輸入功分傳輸線、多路并行的輸出功分傳輸線、多個幅相控制單元和多個可調(diào)電阻負(fù)載單元，多路并行的輸入功分傳輸線與多路并行的輸出功分傳輸線交錯排布，每路輸入功分傳輸線分出多路輸入線，每路輸入線分別與一個幅相控制單元連接，每路輸出功分傳輸線分出多路輸出線，每路輸出線分別與一個幅相控制單元連接，每路輸入功分傳輸線輸出端和每路輸出功分傳輸線輸入端分別與一個可調(diào)電阻負(fù)載單元連接。本發(fā)明提供了一種尺寸較小、結(jié)構(gòu)簡單的二維點(diǎn)陣式多波束相控陣，有效提高了多波束相控陣芯片設(shè)計的集成度，降低成本，應(yīng)用廣泛。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種二維點(diǎn)陣式多波束相控陣及其設(shè)計方法。

背景技術(shù)

隨著相控陣?yán)走_(dá)的不斷發(fā)展，人們對天線波速控制的需求不斷提高，對控制電路的研究也更加深入。多波束相控陣?yán)走_(dá)通過同時形成多波束能實(shí)現(xiàn)快速掃描探測空域，并且還可以有效跟蹤多個快速移動目標(biāo)，是相控陣?yán)走_(dá)一大優(yōu)勢。傳統(tǒng)的多波束相控陣主要通過威爾金森結(jié)構(gòu)等電長度相關(guān)尺寸的功分器實(shí)現(xiàn)信號的分配，隨著波束的增加，這類功分器的分配網(wǎng)絡(luò)會由于有多路走線且出現(xiàn)較多的交叉變得極為復(fù)雜，尺寸也成比例增加，這導(dǎo)致功率分配合成網(wǎng)絡(luò)的尺寸會逐漸超過波束幅相控制單元，且插損成比例增加。

即使通過單片微波集成電路(MMIC)技術(shù)能有效減小相控陣的尺寸，但是多波束功率合成網(wǎng)絡(luò)隨著波束增加，設(shè)計難度也在增加，且所占用面積會成為限制芯片小型化、降低成本的主要難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是傳統(tǒng)的多波束相控陣隨著波束的增加，功分器的分配網(wǎng)絡(luò)會變的極為復(fù)雜，尺寸成比例增加，導(dǎo)致功率分配合成網(wǎng)絡(luò)的尺寸會逐漸超過波束幅相控制單元，且插損成比例增加。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種二維點(diǎn)陣式多波束相控陣，包括：多路并行的輸入功分傳輸線、多路并行的輸出功分傳輸線、多個幅相控制單元和多個可調(diào)電阻負(fù)載單元。

其中，多路并行的輸入功分傳輸線與多路并行的輸出功分傳輸線交錯排布，每路所述輸入功分傳輸線分出多路輸入線，每路所述輸入線分別與一個所述幅相控制單元連接，每路所述輸出功分傳輸線分出多路輸出線，每路所述輸出線分別與一個所述幅相控制單元連接，每個所述幅相控制單元分別與一路所述輸入線和一路所述輸出線連接，每路輸入功分傳輸線輸出端和每路輸出功分傳輸線輸入端分別與一個所述可調(diào)電阻負(fù)載單元連接。

優(yōu)選地，所述輸入功分傳輸線和所述輸出功分傳輸線均包括互連傳輸段、負(fù)載吸收傳輸段和相位補(bǔ)償傳輸段三種類型傳輸段；

其中，所述互連傳輸段設(shè)置為特征阻抗為預(yù)設(shè)阻抗值的均勻傳輸段；

所述負(fù)載吸收傳輸段用于與所述幅相控制單元連接，以使得所述負(fù)載吸收傳輸段和所述幅相控制單元連接整體的等效特征阻抗為預(yù)設(shè)阻抗值；

所述相位補(bǔ)償傳輸段用于對信號進(jìn)行相位補(bǔ)償，其特征阻抗為預(yù)設(shè)阻抗值。

優(yōu)選地，所有所述輸入功分傳輸線和所有所述輸出功分傳輸線均為預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)傳輸線，所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)傳輸線的首段和尾段均設(shè)置為互連傳輸段，所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)傳輸線的首段和尾段之間設(shè)置有多段負(fù)載吸收傳輸段，相鄰兩段負(fù)載吸收傳輸段之間通過一段相位補(bǔ)償傳輸段連接，每段所述負(fù)載吸收傳輸段中間分出所述輸入線或所述輸出線與所述幅相控制單元連接。

優(yōu)選地，所述幅相控制單元包括依次連接的第一可調(diào)增益放大器、移相控制器和第二可調(diào)增益放大器。

優(yōu)選地，所述幅相控制單元輸入端與接地端之間連接有一個可調(diào)電容器，所述幅相控制單元輸出端與接地端之間也連接有一個可調(diào)電容器。

優(yōu)選地，所述可調(diào)電阻負(fù)載單元包括依次連接的電源供電網(wǎng)絡(luò)、可調(diào)電阻器和旁路電容，其中所述電源供電網(wǎng)絡(luò)用于隔離所述可調(diào)電阻負(fù)載單元輸入信號中的交流信號并提供直流供電。