一种有源相控阵列天线制造技术

本发明专利技术公开了通信领域内的一种有源相控阵列天线。该种有源相控阵列天线包括天线阵面和内部有源网络，天线阵面包括圆周均匀分布的多个天线单元，内部有源网络包括功分/合路模块、多个发射接收组件、波控单元和电源单元，功分/合路模块与多个发射接收组件连接，发射接收组件与多个天线单元连接，波控单元与发射接收组件连接。该种有源相控阵列天线有效的降低了成本同时可以实现方位面上360°快速电扫；省去了伺服转台，使整机系统减轻了重量，节约了功耗；克服了平面相控阵组合带来的电扫大角度时指标恶化等缺点，性能优良，成本低廉，应用场景广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种有源相控阵列天线
本专利技术涉及通信
，特别涉及一种有源相控阵列天线。
技术介绍
有源相控阵天线因为其天线波束可以微秒级的快速扫描、天线波束波形捷变能力、空间功率合成能力、易于安装平台共形等种种优点，在各种场合得到了大量的应用。而平面有源相控阵天线因理论成熟、制造工艺相对简便，性能可靠，成为有源相控阵天线主要的采用形式。当有源相控阵天线需对空域进行全方位360°波束扫描时，目前主要有两种扫描工作方式：一是有源相控阵天线安装于一个可以进行方位面360°转动的伺服转台，通过电扫和机扫结合，在一定的角度内(一般±45°)可以快速的电扫描，当扫描角度跨度较大(大于45°)，通过转台转动到相应角度后再进行电扫；二是当没有伺服机构时，通过三个或以上数目的平面有源相控阵天线在方位面上按三角形或多边形拼接组成，每个有源相控阵天线阵面负责扫描一定角度的空域，通过组合实现空域方位面360°的扫描覆盖。当有源相控阵天线通过伺服转台，以电扫和机扫相结合的方式对空域进行全方位360°波束扫描时，一般承载大型、较重的有源相控阵天线的伺服转台扫描周期最快为5s一圈；承载小型、轻型的有源相控阵天线的伺服转台扫描速度可以达到1s一圈。当进行大角度跨度进行扫描时，转台角速度影响了天线的波束指向扫描速度，波束转换时间达到了几百毫秒以上，对于系统应用来说仍然较慢；同时因为采用了伺服转台，增加了天线平台的重量、功耗，操控复杂、降低了平台的可靠性，带来了一系列的缺点；当采用平面相控阵组合形式扫描时，天线波束的扫描速度高，对空域方位面360°扫描一圈的速度可以达到几十微秒以内，但是平面相控阵天线的性能随波束扫描角度的增大而迅速下降，一般波束扫描±60°时，天线增益下降3dB～5dB，波束宽度增加2～3倍，副瓣电平提高5dB～10dB，并同时伴随波瓣形状严重畸变，这些变化都直接影响了天线在方位面360°扫描时一些特定角度范围上的指标性能。当有源相控天线要求进行方位面360度扫描覆盖，同时又需要保持天线波束性能稳定，波束扫描速度快时，采用上述的两种办法不能实现。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种有源相控阵列天线。为了实现上述专利技术目的，本专利技术一种有源相控阵列天线采用的如下技术方案：一种有源相控阵列天线，包括天线阵面和内部有源网络，所述天线阵面包括圆周均匀分布的多个天线单元，所述内部有源网络包括功分/合路模块、多个发射接收组件、波控单元和电源单元，所述功分/合路模块与多个发射接收组件连接，所述发射接收组件与多个天线单元连接，所述波控单元与所述发射接收组件连接并发送波控指令至所述发射接收组件；所述功分/合路模块与外部主机连接并将外部主机发射的信号分成多路并分别送至各个所述发射接收组件处理，或者接收各个所述发射接收组件的信号并将多路信号整合成后传递给外部主机；所述发射接收组件根据所述波控指令将处理后的信号送至对应的天线单元，或者接收处理对应天线单元传递的信号并将处理后的信号送至所述功分/合路模块；所述天线单元向目标区域发送信号并接收到目标区域内回复的信号后，送至对应的发射接收组件处理；所述电源单元为所述功分/合路模块、发射接收组件、波控单元以及天线单元供电。本天线采用了单脉冲和差体制，工作于L波段，通过波控单元控制发射接收组件选择不同的天线单元发射或接收信号，采用圆形相控阵列天线可在目标区域上快速的进行波束扫描；同时，不同方位上的天线波束的性能指标基本保持一致，克服了采用平面相扫组合技术在大角度电扫偏移时指标明显恶化的缺点。进一步地，所述天线阵面包括16个天线单元，所述天线单元之间按22.5°的间隔均匀圆周排列，所述内部有源网络包括1个功分/合路模块,4个发射接收组件，每个所述发射接收组件分别与4个等距间隔的所述天线单元通过射频电缆连接。由于圆形的对称性，使本有源相控天线在进行方位面360°扫描时，保证了各个方位角上电性能指标保持稳定。进一步地，所述发射接收组件包括依次顺序连接的移相器一、一选二开关、功率放大器、环形器、低噪放大器、一分二等功分器、移相器二，所述一分二等功分器的其中一个输出端还与所述一选二开关连接，所述环形器还与一选四开关连接，所述一选四开关与四个所述天线单元连接。由于在发射接收组件内部增加了一个一选四开关，通过4个发射接收组件的切换选择就可以实现在方位面上360°的空域覆盖，而采用传统的有源相控天线设计方法需要16个发射接收组件，相较而言这样使设备的成本显著降低。进一步地，所述一选四开关根据所述波控单元的波控指令选择对应的天线单元。进一步地，所述波控单元包括顺序连接的网络芯片、ARM和FPGA，所述网络芯片还与外部主机连接并接收主机指令，所述网络芯片将信息传递给所述ARM，所述ARM接收网络芯片传递的控制信息并将控制信息解析处理后送至所述FPGA，所述FPGA根据所述ARM送来的指令产生相应工作参数下发至所述发射接收组件并控制所述发射接收组件形成外部主机需要的波束，所述ARM还连接有EEPROM并调用EEPROM芯片内的修正数据。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：有效的降低了成本同时可以实现方位面上360°快速电扫；省去了伺服转台，使整机系统减轻了重量，节约了功耗；克服了平面相控阵组合带来的电扫大角度时指标恶化等缺点，性能优良，成本低廉，应用场景广泛。附图说明图1为本专利技术的结构示意框图；图2为发射和接收组件组成示意框图；图3为波控单元原理框图；图4为天线波束扫描示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“外周面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有源相控阵列天线，包括天线阵面和内部有源网络，其特征在于：所述天线阵面包括圆周均匀分布的多个天线单元，所述内部有源网络包括功分/合路模块、多个发射接收组件、波控单元和电源单元，所述功分/合路模块与多个发射接收组件连接，所述发射接收组件与多个天线单元连接，所述波控单元与所述发射接收组件连接并发送波控指令至所述发射接收组件；/n所述功分/合路模块与外部主机连接并将外部主机发射的信号分成多路并分别送至各个所述发射接收组件处理，或者接收各个所述发射接收组件的信号并将多路信号整合成后传递给外部主机；/n所述发射接收组件根据所述波控指令将处理后的信号送至对应的天线单元，或者接收处理对应天线单元传递的信号并将处理后的信号送至所述功分/合路模块；/n所述天线单元向目标区域发送信号并接收到目标区域内回复的信号后，送至对应的发射接收组件处理；/n所述电源单元为所述功分/合路模块、发射接收组件、波控单元以及天线单元供电。/n

【技术特征摘要】
1.一种有源相控阵列天线，包括天线阵面和内部有源网络，其特征在于：所述天线阵面包括圆周均匀分布的多个天线单元，所述内部有源网络包括功分/合路模块、多个发射接收组件、波控单元和电源单元，所述功分/合路模块与多个发射接收组件连接，所述发射接收组件与多个天线单元连接，所述波控单元与所述发射接收组件连接并发送波控指令至所述发射接收组件；
所述功分/合路模块与外部主机连接并将外部主机发射的信号分成多路并分别送至各个所述发射接收组件处理，或者接收各个所述发射接收组件的信号并将多路信号整合成后传递给外部主机；
所述发射接收组件根据所述波控指令将处理后的信号送至对应的天线单元，或者接收处理对应天线单元传递的信号并将处理后的信号送至所述功分/合路模块；
所述天线单元向目标区域发送信号并接收到目标区域内回复的信号后，送至对应的发射接收组件处理；
所述电源单元为所述功分/合路模块、发射接收组件、波控单元以及天线单元供电。


2.根据权利要求1所述的一种有源相控阵列天线，其特征在于：所述天线阵面包括16个天线单元，所述天线单元之间按22.5°的间隔均匀圆周排列。


3.根据权利要求2所述的一种有源相控阵列天线，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵熠明，符友，丁钟鸣，
申请(专利权)人：中电科技扬州宝军电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32