【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信，具体为一种基于相位预置法的高增益强馈型相控阵列天线。
技术介绍
1、随着高通量卫星通信的蓬勃发展，相控阵天线因其特有的优势，在卫星通信中得到了越来越广泛的应用。近年来平面高增益波束天线得到了人们的关注，传统相控阵天线可以分为空间馈电和强制馈电两类。强制馈电是通过功分网络实现功率分配和能量的馈给，与空间馈电方式相比，强制馈电方式可以提高系统的功率容量，降低系统剖面。传统强馈型相控阵天线可以分为独立馈电和子阵馈电，独立馈电设计复杂、插损高，子阵馈电可以显著降低功分网络的复杂度，但收发组件数目没有改变，仍有高成本和系统复杂的问题。平面高增益波束天线结构虽然紧凑但只能实现固定波束，无法实现快速波束扫描和灵活波束形成等性能。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种基于相位预置法的高增益强馈型相控阵列天线，实现了快速波束扫描和灵活波束形成等性能，突破了传统强馈型相控阵天线复杂、损耗大、功耗高、成本高等技术局限。
2、为达上述目的，本专利技术提供了一种基于相位预置法的高增益强馈型相控阵列天线，包括：平面馈电网络和相控阵列系统，其中，所述平面馈电网络实现相位预置功能，并为相控阵列系统提供能量；
3、所述相控阵列系统包括：相控阵列单元、辐射结构、偏置结构、传输结构和控制器件；
4、所述辐射结构设置于所述相控阵列单元上，所述偏置结构与所述辐射结构相连接，为辐射结构提供偏置电流；所述控制器件，集成在辐射结构上
5、进一步的，所述相控阵列单元包括自上而下依次设置的第一层金属片、直流偏置层、第二层金属片、第三层金属片、馈电层、第四层金属片；
6、所述辐射结构设置在所述第一层金属片上；所述直流偏置层设置有矩形金属线和矩形金属片，所述矩形金属线与矩形金属片连接，且矩形金属片通过第一圆柱形导体杆与第一层金属片连接；所述第二层金属片、第三层金属片、第四层金属片均为接地层，第二层金属片和第三层金属片通过第二圆柱形导体杆连接；所述馈电层设置有带状线和l形开口支节，所述馈电层通过第三圆柱形导体与第一层金属片连接，与第二层金属片和第三层金属片均设置有规避第三圆柱形导体的通孔，所述第四层金属片上并在馈电点周围布置第四圆柱形导体杆，用以模拟低损耗的准同轴过渡段，降低端口反射。
7、进一步的，所述辐射结构为极薄的金属片刻蚀有o形槽结构，具有宽带特性和宽波束的辐射特点。
8、进一步的，所述控制器件采用两个pin二极管，两个pin二极管方向一致，通过交替地选通一个pin二极管，在辐射结构的辐射贴片上产生两个相反的电流方向，实现与频率无关的180°相位差。
9、进一步的，所述相控阵列单元还包括第一层介质板、第二层介质板、第三层介质板和第四层介质板；所述第一层介质板设置于所述第一层金属片与直流偏置层之间；所述第二层介质板设置于所述第二层金属片与第三层金属片之间；所述第三层介质板设置于所述第三层金属片与所述馈电层之间；所述第四层介质板设置于所述馈电层与所述第四层金属片之间。
10、进一步的，所述平面馈电网络为平面化、集成度高的微带功分网络。
11、进一步的，微带功分网络采用混合式功分网络：采用不同的微带线结构设计两级、三级或者更多级功分网络；功分网络之间通过转接器连接，为辐射单元提供激励；所述微带功分网络中通过添加相位延迟线、相移器的方式控制输出端口的相位，来实现具有伪随机分布的相位预置。
12、进一步的，所述转接器采用wr62波导与带状线垂直连接，中间采用两层方形贴片调节匹配，中间金属板留有开窗，其尺寸与wr62的窗口大小一致，在贴片四周布有第五圆柱形导体杆，增加结构可靠性。
13、本专利技术的有益效果在于：
14、(1)本专利技术通过将强制馈电机制和可重构电磁表面技术相结合，实现“相控”和“辐射”功能集成一体化，去掉了传统相控阵天线的收发组件，具有体积小、重量轻及造价低等优点。
15、(2)本专利技术突破了传统强馈型相控阵天线的技术局限，实现与相控阵天线类似的快速波束扫描和灵活波束形成等辐射性能。
16、(3)本专利技术首次提出相位预置法，通过在微分功分网络中额外引入一种伪随机相位分布，打乱相控阵列单元在扫描方向上排布的周期性，实现对相位量化产生的栅瓣问题的抑制。
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1.一种基于相位预置法的高增益强馈型相控阵列天线，其特征在于，包括：平面馈电网络和相控阵列系统，其中，所述平面馈电网络实现相位预置功能，并为相控阵列系统提供能量；
2.如权利要求1所述的一种基于相位预置法的高增益强馈型相控阵列天线，其特征在于，所述相控阵列单元包括自上而下依次设置的第一层金属片、直流偏置层、第二层金属片、第三层金属片、馈电层、第四层金属片；
3.如权利要求2所述的一种基于相位预置法的高增益强馈型相控阵列天线，其特征在于，所述辐射结构为极薄的金属片刻蚀有O形槽结构，具有宽带特性和宽波束的辐射特点。
4.如权利要求2或3所述的一种基于相位预置法的高增益强馈型相控阵列天线，其特征在于，所述控制器件采用两个PIN二极管，两个PIN二极管方向一致，通过交替地选通一个PIN二极管，在辐射结构的辐射贴片上产生两个相反的电流方向，实现与频率无关的180°相位差。
5.如权利要求2所述的一种基于相位预置法的高增益强馈型相控阵列天线，其特征在于，所述相控阵列单元还包括第一层介质板、第二层介质板、第三层介质板和第四层介质板；所述第一层介质
6.如权利要求1所述的一种基于相位预置法的高增益强馈型相控阵列天线，其特征在于，所述平面馈电网络为平面化、集成度高的微带功分网络。
7.如权利要求6所述的一种基于相位预置法的高增益强馈型相控阵列天线，其特征在于，微带功分网络采用混合式功分网络：采用不同的微带线结构设计两级、三级或者更多级功分网络；功分网络之间通过转接器连接，为辐射单元提供激励；所述微带功分网络中通过添加相位延迟线、相移器的方式控制输出端口的相位，来实现具有伪随机分布的相位预置。
8.如权利要求7所述的一种基于相位预置法的高增益强馈型相控阵列天线，其特征在于，所述转接器采用WR62波导与带状线垂直连接，中间采用两层方形贴片调节匹配，中间金属板留有开窗，其尺寸与WR62的窗口大小一致，在贴片四周布有第五圆柱形导体杆，增加结构可靠性。
...【技术特征摘要】
1.一种基于相位预置法的高增益强馈型相控阵列天线，其特征在于，包括：平面馈电网络和相控阵列系统，其中，所述平面馈电网络实现相位预置功能，并为相控阵列系统提供能量；
2.如权利要求1所述的一种基于相位预置法的高增益强馈型相控阵列天线，其特征在于，所述相控阵列单元包括自上而下依次设置的第一层金属片、直流偏置层、第二层金属片、第三层金属片、馈电层、第四层金属片；
3.如权利要求2所述的一种基于相位预置法的高增益强馈型相控阵列天线，其特征在于，所述辐射结构为极薄的金属片刻蚀有o形槽结构，具有宽带特性和宽波束的辐射特点。
4.如权利要求2或3所述的一种基于相位预置法的高增益强馈型相控阵列天线，其特征在于，所述控制器件采用两个pin二极管，两个pin二极管方向一致，通过交替地选通一个pin二极管，在辐射结构的辐射贴片上产生两个相反的电流方向，实现与频率无关的180°相位差。
5.如权利要求2所述的一种基于相位预置法的高增益强馈型相控阵列天线，其特征在于，所述相控阵列单元还包括第一层介质板、第二层介质板、第三层介质板和第四层介...
【专利技术属性】
技术研发人员：张剑年，许慎恒，杨帆，
申请(专利权)人：北京行晟科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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