一种K频段可扩展的瓦片式子阵、相控阵天线及卫星系统技术方案

本申请适用于卫星通信领域，提供了一种K频段可扩展的瓦片式子阵、相控阵天线及卫星系统，该瓦片式子阵包括：K频段瓦片式变频器和多个K频段多通道瓦片式组件；每个K频段多通道瓦片式组件的第一侧面设有子阵数字化相控阵天线，第二侧面设有一个第一射频接口和一个第一供电控制接口；K频段瓦片式变频器设置有多个第二射频接口和多个第二供电控制接口；多个K频段多通道瓦片式组件和K频段瓦片式变频器通过第一射频接口和第二射频接口连接，第一供电控制接口和第二供电控制接口连接。本申请能够实现低剖面高度、简化结构，提高可维护性及可扩展性，实现子阵数字化应用设计。实现子阵数字化应用设计。

【技术实现步骤摘要】
一种K频段可扩展的瓦片式子阵、相控阵天线及卫星系统


[0001]本申请属于卫星通信领域，特别是涉及一种K频段可扩展的瓦片式子阵、相控阵天线及卫星系统。

技术介绍

[0002]相控阵天线发展经历了无源相控阵、有源模拟相控阵后，现逐步向光控阵列、数字化阵列以及超宽带数字化阵列方向发展，光控阵列体制目前受限于光电器件的转换效率、光电混合集成的水平，而数字化阵列以灵活的多波束能力备受青睐，随着数字电路的迅速发展，数字集成化能力逐步提高，数模界限逐步向天线端逼近，从而让基于数字TR的相控阵列更具备生命力。
[0003]由于卫星通信所应用的频段较高，因此，对应的阵列天线通道间距较小，仅有几个毫米。如果每个通道进行数字化，则集成难度太大，且功耗巨大，无法实现。工程中，常采用子阵级数字化的方式实现相控阵天线系统。相控阵天线中子阵单元是相控阵系统的核心部分，其集成水平决定了整个系统的剖面高度与重量。目前，装备对相控阵天线的体积和重量要求极为苛刻。相控阵天线按照集成方式大致分为两种：一种是砖式结构，另外一种是瓦式结构。砖式结构的相控阵天线重量大和体积笨重。瓦式结构常见于模拟相控阵天线中。瓦片式可扩展的数字化子阵的相控阵，目前剖面高度大、结构复杂、可维护性及可扩展性不足。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种K频段可扩展及数字化的瓦片式子阵，能够实现低剖面高度、简化结构，提高可维护性及可扩展性。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种K频段可扩展的瓦片式子阵，包括K频段瓦片式变频器和多个K频段多通道瓦片式组件；
[0006]每个K频段多通道瓦片式组件的第一侧面设有子阵数字化相控阵天线，第二侧面设有第一射频接口和第一供电控制接口；K频段瓦片式变频器设置有多个第二射频接口和多个第二供电控制接口；
[0007]K频段多通道瓦片式组件和K频段瓦片式变频器通过第一射频接口和第二射频接口连接，第一供电控制接口和所述第二供电控制接口连接；第一射频接口采用SMP公头与采用SMP阴头的第二射频接口对插；第一供电控制接口和第二供电控制接口连接为具有弹性的低频连接器。
[0008]在第一方面的一种可能的实现方式中，所述K频段多通道瓦片式组件包括第一壳体、子阵数字化相控阵天线、第一射频接口和第一供电控制接口；
[0009]子阵数字化相控阵天线设置在所述第一壳体的第一侧面；第一射频接口设置在第一壳体的第二侧面；第一供电控制接口设置在第一壳体的第二侧面；
[0010]其中，第一壳体的第一侧面与第一壳体的第二侧面相对，子阵数字化相控阵天线与第一射频接口连接。
[0011]在第一方面的一种可能的实现方式中，所述子阵数字化相控阵天线呈N
×
M阵列排布，N和M均为正整数。
[0012]在第一方面的一种可能的实现方式中，所述K频段瓦片式变频器包括第二壳体、第二射频接口、第二供电控制接口、中频接口、第三供电控制接口和本振接口；
[0013]第二射频接口设置在所述第二壳体的第一侧面；所述第二射频接口为多个；
[0014]第二供电控制接口设置在所述第二壳体的第一侧面；第二供电控制接口为多个；
[0015]中频接口设置在所述第二壳体的第二侧面；
[0016]第三供电控制接口设置在第二壳体的第二侧面；第三供电控制接口能够与外部电源连接，为所述K频段瓦片式变频器供电；
[0017]本振接口设置在第二壳体的第二侧面；本振接口用于与外部本振连接；
[0018]其中，第二壳体的第一侧面与第二壳体的第二侧面相对，K频段瓦片式变频器的第二射频接口与中频接口连接；第二供电控制接口与第三供电控制接口连接，为所述多个K频段多通道瓦片式组件供电。
[0019]在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第一壳体的第二侧面开设有固定孔，所述第二壳体的第一侧面开设有与所述固定孔对应匹配的安装孔，所述K频段多通道瓦片式组件和所述K频段瓦片式变频器通过所述固定孔和安装孔装配；
[0020]所述固定孔和安装孔对所述第一射频接口和所述第二射频接口的连接起限位作用。
[0021]在第一方面的一种可能的实现方式中，所述瓦片式子阵的链路，包括N
×
M个K频段多通道瓦片式组件链路和K频段瓦片式变频器链路；
[0022]所述K频段多通道瓦片式组件链路包括第一放大器、移相器、第二放大器、衰减器和功分器；
[0023]K频段瓦片式变频器链路包括第一滤波器、第三放大器、第二滤波器、第四放大器、混频器、本振放大器、中频带通滤波器、第一中频放大器、延时器、第二中频放大器以及第三滤波器；
[0024]所述第一放大器、所述移相器、所述第二放大器、所述衰减器和所述功分器依次连接；
[0025]所述K频段瓦片式变频器链路、所述第一滤波器、所述第三放大器、所述第二滤波器、所述第四放大器、所述混频器、所述中频带通滤波器、所述第一中频放大器、所述延时器、所述第二中频放大器以及所述第三滤波器依次连接；
[0026]所述本振放大器与所述混频器连接。
[0027]第二方面，本申请实施例提供了一种K频段可扩展的瓦片式子阵的信号处理方法，包括：
[0028]通过K频段多通道瓦片式组件对射频信号进行放大、辐相控制和合成，输出第一信号；
[0029]通过K频段瓦片式变频器对第一信号进行滤波、放大、混频和延时后输出第二信号；
[0030]将所述K频段瓦片式变频器输出的所述第二信号输入系统进行ADC采样，将子阵模拟信号转换为数字信号。
[0031]所述第二方面具体可能的实现方式为：K频段可扩展的瓦片式子阵通过第一射频接口将子阵数字化相控阵天线采集的信号输出为第一信号；通过第二射频接口将第一信号输入K频段瓦片式变频器；通过中频接口将输入K频段瓦片式变频器的第一信号输出为第二信号；将中频接口输出的第二信号输入系统进行ADC采样，将子阵模拟信号转换为数字信号。
[0032]第三方面，本申请提供了一种相控阵天线，包括如第一方面任一项所述的K频段可扩展的瓦片式子阵。
[0033]第四方面，本申请提供了一种卫星系统，至少一种包括如第二方面所述的相控阵天线。
[0034]可以理解的是，上述第二方面、第三方面、第四方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
[0035]与现有技术相比，本申请至少具有以下有益效果：
[0036]通过SMP公头和阴头对插，以及弹性低频连接器将K频段多通道瓦片式组件和K频段瓦片式变频器连接成K频段可扩展的瓦片式子阵；该瓦片式子阵还根据子阵数字化相控阵天线的阵面设计进行扩展布局，实现低剖面高度、简化结构，提高可维护性及可扩展性，实现子阵数字化应用设计。
[0037]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。
附图说明
[0038]为了更清楚地说明本申请实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种K频段可扩展的瓦片式子阵，其特征在于，包括K频段瓦片式变频器(100)和多个K频段多通道瓦片式组件(200)；每个K频段多通道瓦片式组件(200)的第一侧面设有子阵数字化相控阵天线(1011)，第二侧面设有第一射频接口(102)和第一供电控制接口(103)；K频段瓦片式变频器(100)设置有多个第二射频接口(202)和多个第二供电控制接口(203)；K频段多通道瓦片式组件(200)和K频段瓦片式变频器(100)通过第一射频接口(102)和第二射频接口(202)连接，第一供电控制接口(103)和所述第二供电控制接口(203)连接；第一射频接口(102)采用SMP公头与采用SMP阴头的第二射频接口(202)对插；第一供电控制接口(103)和第二供电控制接口(203)连接为具有弹性的低频连接器。2.如权利要求1所述的K频段可扩展的瓦片式子阵，其特征在于，K频段多通道瓦片式组件(100)包括第一壳体(101)、子阵数字化相控阵天线(1011)、第一射频接口(102)和第一供电控制接口(103)；子阵数字化相控阵天线(1011)设置在所述第一壳体(101)的第一侧面；第一射频接口(102)设置在第一壳体(101)的第二侧面；第一供电控制接口(103)设置在第一壳体(101)的第二侧面；其中，第一壳体(101)的第一侧面与第一壳体(101)的第二侧面相对，子阵数字化相控阵天线(1011)与第一射频接口(102)连接。3.如权利要求2所述的K频段可扩展的瓦片式子阵，其特征在于，K频段瓦片式变频器包括第二壳体(201)、第二射频接口(202)、第二供电控制接口(203)、中频接口(204)、第三供电控制接口(205)和本振接口(206)；第二射频接口(202)设置在所述第二壳体的第一侧面；所述第二射频接口为多个；第二供电控制接口(203)设置在所述第二壳体(201)的第一侧面；第二供电控制接口(203)为多个；中频接口(204)设置在所述第二壳体(201)的第二侧面；第三供电控制接口(205)设置在第二壳体(201)的第二侧面；第三供电控制接口(205)能够与外部电源连接，为所述K频段瓦片式变频器供电；本振接口(206)设置在第二壳体(201)的第二侧面；本振接口(206)用于与外部本振连接；其中，第二壳体(201)的第一侧面与第二壳体(201)的第二侧面相对，K频段瓦片式变频器的第二射频接口(202)与中频接口(204)连接；第二供电控制接口(203)与第三供电控制接口(205)连接，为所述多个K频段多通道瓦片式组件供电。4.如权利要求3所述的K频段可扩展的瓦片式子阵，其特征在于，第一壳体(101)的第二侧面开设有固定孔(104)，第二壳体(201)的第一侧面开设有与固定孔(104)对应匹配的安装孔(207)，K频段多通道瓦片式组件(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘巍巍，韩威，贾世旺，冯磊，陈文超，张安学，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：