一种收发频分全双工共口径相控阵天线制造技术

本实用新型专利技术公开了一种收发频分全双工共口径相控阵天线，属于天线技术领域，相控阵天线包括一个天线阵列，天线阵列包括自上而下设置的多个双频天线单元和一套TR组件；双频天线单元包括工作在频段f

【技术实现步骤摘要】
一种收发频分全双工共口径相控阵天线
本技术涉及天线
，尤其涉及一种收发频分全双工共口径相控阵天线。
技术介绍
在毫米波卫星通信等应用领域中均采用收发频分全双工的工作模式以满足通信业务的需求，传统的终端设备普遍采用固定波束天线(如反射面天线)结合机械扫描的体制，针对不同的收发工作频率，可共用同一个反射面，仅需根据收发频率的不同分别使用不同的馈源与射频前端，在不同的收发频率同时实现信号的发射与接收，同时，通过频分的基础上，进一步采用收发不同旋转方向圆极化的极化隔离形式实现收发隔离，最终使用的反射面天线为双频双圆极化天线。随着毫米波相控阵天线技术的发展，在通信及数据传输等终端设备中的应用逐渐普及，其灵活捷变的电子波束扫描体制替代了传统的固定波束天线结合机械扫描的体制，满足高速率、高精度、高可靠的应用需求。但因毫米波频段波长小，为适应应用需求，通道之间的间距受到限制，在现有技术方案中，结合圆极化旋向要求，如图1所示，只能采用发射频段与接收频段各自分别设计一个发射天线阵面和一个接收天线阵面，即发射天线阵列中使用单发射频率单左旋圆极化的阵列天线单元，接收天线阵列中使用单接收频率单右旋圆极化的阵列天线单元，同时进行信号发射与接收工作，并再将两个独立的阵面在一个结构平面上一体化集成的方式。综上所述，同等性能条件下，传统固定波束天线的机械扫描结构体积大、重量重、波束灵活性差，但采用双频双圆极化天线使收发可共用口径，占用面积小；相控阵天线中发射天线阵列、接收天线阵列各自需要一个单频单圆极化阵面，因此天线的总口径较大，对于平台载体而言，需提供较大的安装面积。因此，随着各类平台载体对于卫星通信及其应用场景与环境的综合化、复杂化、多元化演变，传统固定波束天线与收发分置的相控阵天线均无法适应终端设备在满足功能、性能条件下的平台适应性要求，如低剖面、小型化、轻量化、收发天线隔离度高等。如公开号为CN109904599A、专利名称为K/Ka双频段共口径天线阵的技术专利，其在满足无栅瓣条件下将Ka频段贴片与K频段贴片设于同一层，虽然实现了收发天线共口径这一技术效果，但是由于贴片天线的圆极化性能仅限于贴片的法线方向半功率波束宽度范围内，因此该技术方案中将Ka频段贴片与K频段贴片设于同一层会使得两个天线在平面方向的极化都变成近似线极化，从而不存在不同旋向的极化隔离，而仅有两个贴片之间的近场互耦，由于物理距离相互贴近，导致收发天线之间隔离度差，最终发射通道信号经收发天线之间泄漏进入接收通道而抬高接收噪声，使系统性能恶化。此外，收发各一个阵面的相控阵天线实现形式，收发阵面各需要一套大规模的T组件或R组件，导致使用元器件的总数量大，物料成本高，难以满足各类平台对高性能毫米波卫星通信终端设备低成本、批量化、产业化的需求。如公开号为CN109904599A、专利名称为K/Ka双频段共口径天线阵的技术专利，其虽然实现了收发共口径，但后端TR组件、控制电路、供电电路等的设计，不得不以纵向高度空间来实现，最终该天线阵列剖面高、体积很大，并不能满足现有应用场景的需求。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术中相控阵天线剖面高、体积很大，收发天线之间隔离度差、成本高的问题，提供一种收发频分全双工共口径相控阵天线。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种收发频分全双工共口径相控阵天线，包括一个天线阵列，所述天线阵列包括自上而下设置的多个双频天线单元和一套TR组件，所述多个双频天线单元与所述TR组件集成于同一个多层微波板上形成所述天线阵列；所述双频天线单元包括工作在频段f1、设于多层发射微波板表面的发射天线和工作在频段f2、设于多层接收微波板表面的接收天线，所述发射天线、接收天线自上而下同轴心叠层分布且间距为共用无栅瓣单元间距；所述TR组件包括多个独立的发射通道和多个独立的接收通道；每个所述发射通道包括依次连接的发射移相衰减电路、功率放大电路和收阻滤波电路，所述收阻滤波电路与所述发射天线连接；每个所述接收通道包括依次连接的发阻滤波电路、低噪声放大电路和接收移相衰减电路，所述双频天线单元中的接收天线与所述发阻滤波电路连接。具体地，所述发射天线、接收天线具体为贴片天线。具体地，所述天线阵列中的TR组件与多个双频天线单元经多层微波板内部布设的传输线与同轴转换垂直互连。具体地，所述天线阵列中的若干双频天线单元以共用无栅瓣单元间距矩形布阵排列形成双频共口径天线阵面。具体地，所述相控阵天线还包括波控电路，所述波控电路输出端与所述移相衰减电路连接。具体地，所述相控阵天线还包括供电转换电路，所述供电转换电路输出端与所述波控电路、所述发射通道、所述接收通道连接。具体地，所述天线阵列中的多个发射移相衰减电路、多个接收移相衰减电路、多个发射功分器、多个接收功分器采用CMOS工艺集成为多通道移相芯片；所述天线阵列中的多个功率放大电路、多个低噪声放大电路采用GaAs工艺集成为多通道TR末级芯片；所述多通道移相芯片与所述多通道TR末级芯片混合封装为一个多通道多功能集成芯片。具体地，所述相控阵天线还包括馈电网络，所述馈电网络包括一个发射馈电网络、一个接收馈电网络，若干发射功分器和若干接收功分器；所述发射馈电网络与所述若干发射功分器连接，所述发射功分器输出端与所述发射移相衰减电路连接；所述接收馈电网络与所述若干接收功分器连接，所述接收功分器与所述接收移相衰减电路输出端连接。具体地，所述多层微波板内布设有带状线功分器，所述多通道集成芯片内布设有微带线功分器，所述带状线功分器与所述微带线功分器级联形成所述馈电网络。具体地，所述相控阵天线中若干发射通道与若干接收通道同时工作。与现有技术相比，本技术有益效果是：(1)本技术相控阵天线包括一个天线阵列，天线阵列包括自上而下设置的多个双频天线单元和一套TR组件，其中，双频天线单元包括工作在频段f1的发射天线、工作在频段f2的接收天线，且发射天线与接收天线自上而下同轴心叠层分布且间距为共用无栅瓣单元间距，具备优良的收发极化隔离度，使发射与接收同时工作互不影响，满足卫星通信的高性能要求。进一步地，双频天线单元与TR组件自上而下设置、并集成于同一个多层微波板上形成一个天线阵列，此种设置方式能够大大减小相控阵天线的体积，占用面积小，并且整个天线剖面低。(2)本技术发射天线、接收天线具体为贴片天线，最终天线阵面剖面低、体积小、重量轻，具备极高的平台环境适应性。(3)本技术天线阵列中的多个双频天线单元以共用无栅瓣单元间距矩形布阵排列形成双频共口径天线阵面，将不同工作频率的相控阵天线收发天线阵面集成在一个口径中，天线阵面占用面积小、具备极高的口径利用率，满足小型化要求。(4)本技术移相衰减电路和功分器采用CMOS工艺集成为多通道移相芯片，功率放大电路和低噪声放大电路采用GaAs工艺集成为多通道TR末级芯片，多通道移相芯片与多通道TR末级芯片混合封装为一个多通道本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种收发频分全双工共口径相控阵天线，其特征在于：所述相控阵天线包括一个天线阵列，所述天线阵列包括自上而下设置的多个双频天线单元和一套TR组件，所述多个双频天线单元与所述TR组件集成于同一个多层微波板上形成所述天线阵列；/n所述双频天线单元包括工作在频段f

【技术特征摘要】
1.一种收发频分全双工共口径相控阵天线，其特征在于：所述相控阵天线包括一个天线阵列，所述天线阵列包括自上而下设置的多个双频天线单元和一套TR组件，所述多个双频天线单元与所述TR组件集成于同一个多层微波板上形成所述天线阵列；
所述双频天线单元包括工作在频段f1、设于多层发射微波板表面的发射天线和工作在频段f2、设于多层接收微波板表面的接收天线，所述发射天线、接收天线自上而下同轴心叠层分布且间距为共用无栅瓣单元间距；
所述TR组件包括多个独立的发射通道和多个独立的接收通道；每个所述发射通道包括依次连接的发射移相衰减电路、功率放大电路和收阻滤波电路，所述收阻滤波电路与所述发射天线连接；每个所述接收通道包括依次连接的发阻滤波电路、低噪声放大电路和接收移相衰减电路，所述双频天线单元中的接收天线与所述发阻滤波电路连接。


2.根据权利要求1所述的一种收发频分全双工共口径相控阵天线，其特征在于：所述发射天线、接收天线具体为贴片天线。


3.根据权利要求1所述的一种收发频分全双工共口径相控阵天线，其特征在于：所述天线阵列中的一套TR组件与多个双频天线单元经多层微波板内部布设的传输线与同轴转换垂直互连。


4.根据权利要求1所述的一种收发频分全双工共口径相控阵天线，其特征在于：所述天线阵列中的若干双频天线单元以共用无栅瓣单元间距矩形布阵排列形成双频共口径天线阵面。


5.根据权利要求1所述的一种收发频分全双工共口径相控阵天线，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑轶，汪渊，吕清刚，吴曈，邱忠云，李伟，
申请(专利权)人：成都华芯天微科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51