一种大规模波束形成矩阵及整机结构制造技术

本发明专利技术属于通信、雷达技术领域，特别涉及一种大规模波束形成矩阵及整机结构。包括波束功率分配板接收多个波束信号，并将每个波束信号进行第一次功率分配，得到第一次功率分配后的两路波束信号；波束功率分配与馈源功率合成组合板的正面对第一次功率分配后的两路波束信号进行第二次功率分配，得到第二次功率分配后各波束所涉及馈源的信号；反面用于对正面所有波束第二次功率分配后到相同馈源的信号进行第一次馈源功率合成，得到第一次馈源功率合成后的馈源信号，馈源功率合成板用于接收第一次馈源功率合成后的馈源信号，得到第二次馈源功率合成后的馈源信号。本发明专利技术的体积和重量减小到常规方案的25％左右，且具备可靠性高、体积小、重量轻的优点。重量轻的优点。重量轻的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种大规模波束形成矩阵及整机结构


[0001]本专利技术属于通信、雷达
，特别涉及一种大规模波束形成矩阵及整机结构。

技术介绍

[0002]波束形成矩阵是多波束通信、雷达等系统的关键部件，可广泛用于卫星通信、雷达系统等领域。当波束形成矩阵的规模比较大时，其小型化、高可靠性就成为其需要重点解决的关键问题。波束形成矩阵包括了109路波束输入信号功率分配器，109套(每套包含了对应波束的若干个馈源)固定移相器和固定衰减器，64路功率合成器输出给馈源。每个波束的输入信号先进行分路，分路的路数和实现该波束的馈源数量相同，分路采用不等分功率分配器，使得每一路的幅度满足波束幅度权值分布要求，再经固定移相器和固定衰减器，使得每一路的信号满足波束相位权值分布要求，最后所有波束中共用馈源的信号经过等功率等相位合成器合成后传输给馈源。形成波束的馈源数量、馈源号、幅度相位权值都预先给定。
[0003]波束形成矩阵的原理框图如图1所示，为了方便起见，波束端统一定义为功率分配端，馈源端统一定义为功率合成端。波束端的输出与馈源端的输入连接关系由幅度相位权值表给定。从图1所示的波束形成矩阵的原理框图可以看出，波束形成矩阵包括了三个电路模块，即波束端的功率分配电路、移相衰减器电路、馈源端的功率合成电路。波束形成矩阵总的波束总个数是109个，馈源总个数是64个，它的特点是每个波束信号分配的路数都远少于馈源总数，一般情况不超过16路，每路的信号幅度和相位分布满足幅度相位权值表。图1中的I＝109，N1,N2…
N
I
>表示第1,2,3,
…
I个波束进行功率分配的路数。
[0004]在对每个波束信号进行功率分配后，分配后的每路信号传输到相应的馈源端，馈源的个数是64个，图1中的J＝64。由于可能有多个波束的信号需要传输到同一个馈源端，所以需要把传输到同一个馈源端的所有波束信号进行等功率等相位合成，再馈到相应的馈源端。但不是所有的波束信号都需要馈到同一个馈源，对每个馈源而言参与的波束个数也不一样，满足如下关系：
[0005][0006]也就是说所有波束信号分配后的总路数等于所有馈源合成前的总路数。
[0007]现有技术中的技术方案是采用高频PCB板来实现该波束形成矩阵，把109个波束信号的分配电路和移相器集成在一个高频PCB板上，把64个馈源合成电路集成在另外一个高频PCB板上，这两个板之间的信号通过电缆线连接，则连接这两个板之间的电缆数为：
[0008][0009]两个板之间的电缆数连接数量设定为1400根(实际情况可能有小范围的变化，变化范围不超过
±
50根)，另外为了连接这1400根电缆，需要分别在两个电路板上各安装1400个射频连接器，这就大大增加了电路的重量，如图2所示是这种方案的设计示意图。
[0010]图2所示的设计方案缺点就是体积和重量太大，不能满足实际使用需求。为了在一
个高频PCB板上实现109个功率分配电路加1400个移相器，高频PCB板的面积至少需要1100mm
×
400mm，而功率合成板的面积至少需要640mm
×
400mm，为了满足工艺和可靠性要求，可以把这两种高频PCB板分成若干块板进行加工后再组装。连接两种高频PCB板的电缆数量需要1400根，这些都导致了系统的体积和重量无法满足小型化要求。采用常规方案的波束形成矩阵重量大约为75Kg，体积大约为0.15m3，因此迫切需要提供一种减小系统的体积和重量的波束形成矩阵。

技术实现思路

[0011]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种大规模波束形成矩阵及整机结构，本专利技术提供了一种小型化、高可靠的大规模波束形成矩阵，其体积和重量均减小到现有技术的25％左右。
[0012]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种大规模波束形成矩阵，包括：
[0013]波束功率分配板，用于接收多个波束信号，并将每个所述波束信号进行第一次功率分配，得到第一次功率分配后的两路波束信号；
[0014]波束功率分配与馈源功率合成组合板，其正面用于对所述第一次功率分配后的两路波束信号进行第二次功率分配，得到第二次功率分配后各波束所涉及馈源的信号；所述波束功率分配与馈源功率合成组合板的反面用于对所述波束功率分配与馈源功率合成组合板正面所有波束第二次功率分配后到相同馈源的信号进行第一次馈源功率合成，得到第一次馈源功率合成后的馈源信号；
[0015]馈源功率合成板，用于接收所述第一次馈源功率合成后的馈源信号，并对所述第一次馈源功率合成后的馈源信号进行第二次馈源功率合成，得到第二次馈源功率合成后的馈源信号。
[0016]在本专利技术的一实施例中，还包括：
[0017]波束端信号输入电缆组件，其第一端安装在整机结构的表面，用于接收多个波束信号，并将多个所述波束信号通过第二端发送至所述波束功率分配板的输入端；
[0018]基板内部第一互联电缆组件，其第一端用于接收来自所述波束功率分配板的第一次功率分配后的两路波束信号，并将所述第一次功率分配后的两路波束信号通过第二端发送至所述波束功率分配与馈源功率合成组合板；
[0019]基板内部第二互联电缆组件，其第一端用于接收来自所述波束功率分配与馈源功率合成组合板的第一次馈源功率合成后的馈源信号，并将所述第一次馈源功率合成后的馈源信号通过第二端发送至馈源功率合成板；
[0020]馈源端信号输出电缆组件，其第一端用于接收来自所述馈源功率合成板的第二次馈源功率合成后的馈源信号，并将所述第二次馈源功率合成后的馈源信号通过安装在整机结构表面的第二端输出至后端的馈源。
[0021]在本专利技术的一实施例中，所述波束功率分配板包括：
[0022]分配板正面，其上安装有第一表贴射频连接器插座，并通过所述第一表贴射频连接器插座和波束端信号输入电缆组件的第二端相对插，用于接收外部的多个波束信号；
[0023]分配板反面，其上设置有第二表贴射频连接器插座，并通过所述第二表贴射频连接器插座和基板内部第一互联电缆组件的第一端进行对插，将第一次功率分配后的波束信
号发送至波束功率分配与馈源功率合成组合板。
[0024]在本专利技术的一实施例中，所述波束功率分配与馈源功率合成组合板包括：
[0025]组合板正面，其上设置有第三表贴射频连接器插座，并通过所述第三表贴射频连接器插座和基板内部第一互联电缆组件的第二端进行对插，接收所述第一次功率分配后的两路波束信号；
[0026]组合板反面，其上设置有第四表贴射频连接器插座，并通过所述第四表贴射频连接器插座和基板内部第二互联电缆组件的第一端进行对插，将所述第一次馈源功率合成后的馈源信号发送至馈源功率合成板。
[0027]在本专利技术的一实施例中，所述馈源功率合成板包括：
[0028]合成板正面，其上设置有第五表贴射频连接器插座，并通过所述第五表贴射频连接器插座和基板内部第二互联电缆组件的第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大规模波束形成矩阵，其特征在于，包括：波束功率分配板(10)，用于接收多个波束信号，并将每个所述波束信号进行第一次功率分配，得到第一次功率分配后的两路波束信号；波束功率分配与馈源功率合成组合板(20)，其正面用于对所述第一次功率分配后的两路波束信号进行第二次功率分配，得到第二次功率分配后各波束所涉及馈源的信号；所述波束功率分配与馈源功率合成组合板(20)的反面用于对所述波束功率分配与馈源功率合成组合板(20)正面所有波束第二次功率分配后到相同馈源的信号进行第一次馈源功率合成，得到第一次馈源功率合成后的馈源信号；馈源功率合成板(30)，用于接收所述第一次馈源功率合成后的馈源信号，并对所述第一次馈源功率合成后的馈源信号进行第二次馈源功率合成，得到第二次馈源功率合成后的馈源信号。2.根据权利要求1所述的一种大规模波束形成矩阵，其特征在于，还包括：波束端信号输入电缆组件(1)，其第一端安装在整机结构的表面，用于接收多个波束信号，并将多个所述波束信号通过第二端发送至所述波束功率分配板(10)的输入端；基板内部第一互联电缆组件(2)，其第一端用于接收来自所述波束功率分配板(10)的第一次功率分配后的两路波束信号，并将所述第一次功率分配后的两路波束信号通过第二端发送至所述波束功率分配与馈源功率合成组合板(20)；基板内部第二互联电缆组件(3)，其第一端用于接收来自所述波束功率分配与馈源功率合成组合板(20)的第一次馈源功率合成后的馈源信号，并将所述第一次馈源功率合成后的馈源信号通过第二端发送至馈源功率合成板(30)；馈源端信号输出电缆组件(4)，其第一端用于接收来自所述馈源功率合成板(30)的第二次馈源功率合成后的馈源信号，并将所述第二次馈源功率合成后的馈源信号通过安装在整机结构表面的第二端输出至后端的馈源。3.根据权利要求2所述的一种大规模波束形成矩阵，其特征在于，所述波束功率分配板(10)包括：分配板正面，其上安装有第一表贴射频连接器插座，并通过所述第一表贴射频连接器插座和波束端信号输入电缆组件(1)的第二端相对插，用于接收外部的多个波束信号；分配板反面，其上设置有第二表贴射频连接器插座，并通过所述第二表贴射频连接器插座和基板内部第一互联电缆组件(2)的第一端进行对插，将第一次功率分配后的波束信号发送至波束功率分配与馈源功率合成组合板(20)。4.根据权利要求3所述的一种大规模波束形成矩阵，其特征在于，所述波束功率分配与馈源功率合成组合板(20)包括：组合板正面，其上设置有第三表贴射频连接器插座，并通过所述第三表贴射频连接器插座和基板内部第一互联电缆组件(2)的第二端进行对插，接收所述第一次功率分配后的两路波束信号；组合板反面，其上设置有第四表贴射频连接器插座，并通过所述第四表贴射频连接器插座和基板内部第二互联电缆组件(3)的第一端进行对插，将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪杰，黄勇，王啸，张慧景，
申请(专利权)人：苏州博海创业微系统有限公司，
类型：发明
国别省市：