一种太赫兹阵列天线叠层结构制造技术

本发明专利技术公开了一种太赫兹阵列天线叠层结构，包括：辐射阵面层、功能组件层和安装底座层；辐射阵面层、功能组件层和安装底座层采用去法兰一体化叠层对准焊接方式完成互联；其中，功能组件层位于辐射阵面层和安装底座层之间。本发明专利技术解决了太赫兹频段阵列天线组件间互联安装问题。联安装问题。联安装问题。

【技术实现步骤摘要】
一种太赫兹阵列天线叠层结构


[0001]本专利技术属于太赫兹天线
，尤其涉及一种太赫兹阵列天线叠层结构。

技术介绍

[0002]在毫米波领域，组件间的连接都是通过波导法兰实现的。然而针对某课题研制的工作在太赫兹频段的阵列天线，通过传统波导法兰安装方式实现组件间互联存在以下问题：1)太赫兹频段特征尺寸在微米量级，现有安装法兰尺寸大于阵列单元间距，造成干涉而无法用于实际生产制造；2)传统法兰安装方式工序复杂，工作量大；3)随安装层数增加，安装误差会逐层累积。基于此，有必要提出一种适用于太赫兹阵列天线组件互联的实现方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种太赫兹阵列天线叠层结构，旨在解决太赫兹频段阵列天线组件间互联安装问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种太赫兹阵列天线叠层结构，包括：辐射阵面层、功能组件层和安装底座层；
[0005]辐射阵面层、功能组件层和安装底座层采用去法兰一体化叠层对准焊接方式完成互联；其中，功能组件层位于辐射阵面层和安装底座层之间。
[0006]在上述太赫兹阵列天线叠层结构中，辐射阵面层、功能组件层和安装底座层的基板均为金属板。
[0007]在上述太赫兹阵列天线叠层结构中，辐射阵面层上设置有若干个阵列天线单元，若干个阵列天线单元采用设定布局方式敷设在辐射阵面层的基板上，构成天线阵面。
[0008]在上述太赫兹阵列天线叠层结构中，设定布局方式，包括：规则栅格阵列布局方式或稀疏非规则阵列布局方式。
[0009]在上述太赫兹阵列天线叠层结构中，功能组件层为一个或多个，用于实现不同的功能，包括：端口变换功能、模式激励功能、模式转换功能件、等相传输功能、滤波器功能、极化器功能和开关功能；其中，一个功能组件层上可集成一个或多个功能。
[0010]在上述太赫兹阵列天线叠层结构中，任一功能组件层采用去法兰一体化叠层对准焊接方式与上一功能组件层、或下一功能组件层、或辐射阵面层、或安装底座层完成互联。
[0011]在上述太赫兹阵列天线叠层结构中，功能组件层为在金属基板上开腔形成的阵列腔体结构，通过直接在功能组件层的基板的阵元位置处开腔完成功能组件腔体阵列的一体化加工成型。
[0012]在上述太赫兹阵列天线叠层结构中，功能组件层的基板，包括：依次焊接的上层结构板、变换段结构板和下层结构板。
[0013]本专利技术具有以下优点：
[0014](1)本专利技术公开了一种太赫兹阵列天线叠层结构，解决了太赫兹频段微尺寸多端口阵列天线组件间互联安装问题。根据太赫兹阵列天线的总体层级结构，对每个功能组件
层的腔体阵列进行一体化加工，再通过层间高精度定位对准，将所有功能组件层连同辐射阵面层和安装底座层一次性焊接成型。该种方法避免了微尺寸条件下传统波导法兰互联方式带来的安装空间局限性及安装误差引起的电性能损失。
[0015](2)本专利技术公开了一种太赫兹阵列天线叠层结构，采用纯金属叠层结构能够有效抑制信号泄露与反射，提升天线的辐射效率与波束性能。
[0016](3)本专利技术公开了一种太赫兹阵列天线叠层结构，采用去法兰一体化焊接方法，适用于太赫兹阵列天线的实际生产制造。
[0017](4)本专利技术公开了一种太赫兹阵列天线叠层结构，适用范围广泛，还适用于毫米波频段阵列天线组件互联，可替代传统法兰连接方式，通用性强，且相比于传统法兰连接方式，本专利技术可实现更高的多层组件多腔体阵列三维对准精度，且随着功能组件层级数增加不会引入累积误差，此外还具有工序简单，操作方便，工作量小的工程优点。
附图说明
[0018]图1是本专利技术实施例中一种太赫兹阵列天线叠层结构的结构示意图；
[0019]图2是本专利技术实施例中一种传统波导法兰的安装示意图；
[0020]图3是本专利技术实施例中一种去法兰一体化叠层对准焊接的示意图；
[0021]图4是图3的局部示意图；
[0022]图5是本专利技术实施例中一种应用实例的归一化单元方向图实测与仿真结果对比图。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术公开的实施方式作进一步详细描述。
[0024]本专利技术的核心思想之一在于：提出一种太赫兹阵列天线叠层结构，根据太赫兹阵列天线的总体层级结构，对每个功能组件层的腔体阵列进行一体化加工，再通过层间高精度定位对准，将所有功能组件层连同辐射阵面层和安装底座层一次性焊接成型。本专利技术的目的之一在于：完成太赫兹频段宽角电扫阵列天线的样机研制，为了实现宽角电扫技术指标要求，本专利技术研制了适用于太赫兹频段宽角扫描阵列天线的宽波束金属天线单元；为解决通信阵列大角度扫描状态下阵元间强烈的互耦效应，本专利技术采用稀疏阵列布局方式来实现阵列天线单元间的空间解耦；本专利技术还设计了离散化阵列信号等相位馈电模块以完成规则阵列布局到非规则阵列布局的转换。
[0025]如图1，在本实施例中，该太赫兹阵列天线叠层结构，包括：辐射阵面层1、功能组件层2和安装底座层3。其中，辐射阵面层1、功能组件层2和安装底座层3采用去法兰一体化叠层对准焊接方式完成互联；其中，功能组件层2位于辐射阵面层1和安装底座层3之间。
[0026]在本实施例中，该太赫兹阵列天线叠层结构采用纯金属结构，即辐射阵面层1、功能组件层2和安装底座层3的基板均为金属板。
[0027]在本实施例中，辐射阵面层1上设置有若干个阵列天线单元101，若干个阵列天线单元101采用设定布局方式敷设在辐射阵面层1的基板上，构成天线阵面。优选的，设定布局方式包括但不仅限于：规则栅格阵列布局方式或稀疏非规则阵列布局方式。
[0028]在本实施例中，功能组件层2为一个或多个，用于实现不同的功能，包括：
[0029]端口变换功能、模式激励功能、模式转换功能件、等相传输功能、滤波器功能、5极化器功能和开关功能等。其中，一个功能组件层上可集成一个或多个功能。
[0030]传统的波导法兰安装方法是在输入和输出端口处设计法兰，通过法兰将功能组件依次安装到输入和输出结构板上，完成各功能组件的层间连接，如图2所示，该方法需加工多个波导变换单元并通过法兰将其单独安装到上下层结构
[0031]基板上，再将上下层结构基板分别与其相邻功能组件的结构基板进行安装，这0种实现方式由于现有法兰尺寸过大的限制而无法应用于太赫兹阵列天线应用场景。而在本实施例中，采用去法兰一体化叠层对准焊接方式完成互联，如图3和图4所示，各功能组件层均设计为在金属基板上开腔形成的阵列腔体结构，通过直接在功能组件层2的基板的阵元位置处开腔完成功能组件腔体阵列的一
[0032]体化加工成型，并通过层间高精度定位对准(可实现多层功能组件层多腔体阵5列三维对准精度0.01mm)，将所有功能组件层连同辐射阵面层和安装底座层一次性焊接成型，操作简单，工作量小，对于单层或多层功能组件均适用，且不会引入累积误差，通用性强。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹阵列天线叠层结构，其特征在于，包括：辐射阵面层(1)、功能组件层(2)和安装底座层(3)；辐射阵面层(1)、功能组件层(2)和安装底座层(3)采用去法兰一体化叠层对准焊接方式完成互联；其中，功能组件层(2)位于辐射阵面层(1)和安装底座层(3)之间。2.根据权利要求1所述的太赫兹阵列天线叠层结构，其特征在于，辐射阵面层(1)、功能组件层(2)和安装底座层(3)的基板均为金属板。3.根据权利要求1或2所述的太赫兹阵列天线叠层结构，其特征在于，辐射阵面层(1)上设置有若干个阵列天线单元(101)，若干个阵列天线单元(101)采用设定布局方式敷设在辐射阵面层(1)的基板上，构成天线阵面。4.根据权利要求3所述的太赫兹阵列天线叠层结构，其特征在于，设定布局方式，包括：规则栅格阵列布局方式或稀疏非规则阵列布局方式。5.根据权利要求2所述的太赫兹阵列...

【专利技术属性】
技术研发人员：高敏，吕鹏，王博伟，李岩，高玉龙，李若昕，刘虎，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：