[發(fā)明專利]一種低復(fù)雜度瓦片式相控陣饋電結(jié)構(gòu)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111339626.1
• 申請(qǐng)日: 2021-11-12
• 公開（公告）號(hào): CN114050412A
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉孝毅;孟洪福
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q1/50
• 分類號(hào): H01Q1/50;H01Q21/06;H01Q1/38
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 秦秋星

本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于瓦片式相控陣天線的饋電結(jié)構(gòu)，通過對(duì)射頻模塊的特定排列以易于饋電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)。其包括實(shí)現(xiàn)微波射頻信號(hào)傳輸?shù)亩鄬游⒉ò澹龅亩鄬游⒉ò寮闪讼嗫仃囂炀€輻射單元、射頻模塊、饋電網(wǎng)絡(luò)、以及射頻互連過孔等。本發(fā)明通過使用一種新的瓦片式相控陣天線饋電結(jié)構(gòu)，降低了有限空間內(nèi)的饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)難度，有效利用射頻模塊間隙，精簡(jiǎn)多層微波板層結(jié)構(gòu)，減小信號(hào)傳輸損耗，降低制造成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及瓦片式相控陣天線技術(shù)領(lǐng)域，具體說其涉及一種瓦片式相控陣天線的饋電結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

相控陣天線通過對(duì)不同陣元饋電相位的控制實(shí)現(xiàn)波速掃描與波速賦形的功能，能實(shí)現(xiàn)波束間通信空間容量調(diào)整以及在空間實(shí)現(xiàn)信號(hào)功率的合成，在雷達(dá)、通信等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。相控陣天線根據(jù)電路組裝方式大致可分為磚塊式和瓦片式兩種形式，各有其特點(diǎn)。

傳統(tǒng)磚塊式相控陣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，安裝方便，散熱能力佳，功率大，但由于其重量和占據(jù)空間大等特點(diǎn)，使得其發(fā)展應(yīng)用受到了很大局限。而新的瓦片式相控陣天線采用層疊結(jié)構(gòu)，有著重量輕、體積小、易于集成等特點(diǎn)，有效拓寬了相控陣天線的應(yīng)用空間。

如今常見的瓦片式相控陣饋電方式普遍為通過饋電網(wǎng)絡(luò)連接多個(gè)射頻模塊(如射頻芯片等)饋電，然后該射頻模塊再對(duì)多個(gè)相控陣輻射陣元進(jìn)行饋電，通過數(shù)字電路控制射頻模塊的輸出進(jìn)而控制相控陣輻射陣元的饋電相位來實(shí)現(xiàn)相控陣功能。饋電網(wǎng)絡(luò)占據(jù)空間較大，在高頻段，陣元以及陣元間距的減小導(dǎo)致射頻模塊之間的間距減小，對(duì)饋電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提出了挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于提供一種新的饋電結(jié)構(gòu)，有效利用相控陣射頻模塊間隙空間，降低饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)難度，同時(shí)在一定程度上減小相控陣空間占用面積，精簡(jiǎn)層結(jié)構(gòu)，降低成本，具有很強(qiáng)的工程實(shí)用性。

技術(shù)方案：為達(dá)到此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明所述的一種瓦片式相控陣饋電結(jié)構(gòu)，包括實(shí)現(xiàn)微波射頻信號(hào)傳輸信號(hào)載體的多層微波板，多層微波板可由介質(zhì)基板、硅基片或者石英基片等組成。所述多層微波板上集成了射頻模塊、饋電網(wǎng)絡(luò)、相控陣天線輻射單元以及射頻互連過孔等，其中射頻模塊布置于微波板背面，相控陣天線輻射單元布置于微波板正面，饋電網(wǎng)絡(luò)布置于微波板背面，位于多個(gè)射頻模塊之間，饋電網(wǎng)絡(luò)的輸出端口與射頻模塊的輸入端口相連，射頻互連過孔穿過微波板，將射頻模塊的輸出端口與相控陣天線輻射單元相連。

進(jìn)一步的，每個(gè)射頻模塊通過射頻互連過孔與其對(duì)應(yīng)的四個(gè)相控陣天線輻射單元相連，所述四個(gè)相控陣天線輻射單元遵循兩行兩列的方式整齊排布。

進(jìn)一步的，所述位于多層微波板背面的射頻模塊遵循以下方式排布：從左往右，第一列射頻模塊按照射頻輸入引腳向右的方式排布，第二列射頻模塊相對(duì)于第一列射頻模塊朝向旋轉(zhuǎn)了180°，按照射頻輸入引腳向左的方式排布；第三列射頻模塊相對(duì)于第二列射頻模塊朝向旋轉(zhuǎn)了180°，按照射頻輸入引腳向右的方式排布，與第一列射頻模塊朝向相同，第四列射頻模塊相對(duì)于第三列射頻模塊朝向旋轉(zhuǎn)了180°，照射頻輸入引腳向左的方式排布，與第二列射頻模塊朝向相同；如若多列，后面列數(shù)的射頻模塊排布方式以此類推。

進(jìn)一步的，所述水平方向上每行第一列和第二列的兩射頻模塊為一組，通過一等分二功率分配器進(jìn)行連接饋電，每行第三列和第四列的兩射頻模塊為一組，通過一等分二功率分配器進(jìn)行連接饋電，如若多行以此類推，每個(gè)一等分二功率分配器的輸出端口與對(duì)應(yīng)射頻模塊的輸入端口相連；所述垂直方向上第一行和第二行的兩個(gè)一等分二功率分配器呈鏡像對(duì)稱分布，再通過一等分二功率分配器連接饋電，組成一等分四功率分配網(wǎng)絡(luò)，并以此類推。

進(jìn)一步的，所述一等分二功率分配器可以為T型功率分配器或者威爾金森功率分配器等，若加載有隔離電阻，需根據(jù)實(shí)際情況選擇電阻尺寸以便能放置于射頻模塊之間空隙。

進(jìn)一步的，饋電網(wǎng)絡(luò)輸入端口到輸出端口的距離均相等，因此射頻模塊的輸入相位相同。