[发明专利]一种柱状分层环绕构架的有源相控阵天线

说明书

本发明公开了一种柱状分层环绕构架的有源相控阵天线，所述有源相控阵天线形成P个波束；所述天线阵面由M列、N行，共M×N个天线单元组成；所述收发通道由M×N个收发组件组成；所述波束形成网络由P×N个1：M一级功分器和P个1：N二级功分器组成，所述结构支撑件包括天线安装板、上机架、下机架和外部支梁；所述天线单元安装在天线安装板上，所述上机架和下机架之间安装收发通道、波束形成网络、波控板、电缆组件，所述外部支梁依次连接在天线安装板、上机架和下机架。采用功能模块分层布置、收发组件环绕成柱形、波束形成网络安装在柱形结构中间的架构，能够实现后端各功能模块的横截面不会超过天线阵面的直径，有源相控阵天线整体呈规则的柱形。

技术领域

本发明涉及一种相控阵天线，尤其涉及的是一种柱状分层环绕构架的有源相控阵天线。

背景技术

有源相控阵天线是雷达、通信、电子战等电子任务系统一个关键部件，其承担着向外辐射电磁波和接收空间电磁波的任务，是电子任务系统通过电磁波获取外界信息的必经之路。在有源相控阵天线的设计中，一方面需要追求稳定、优越的电性能；另一方面，需要解决诸多工程可实现性问题，主要包括：与平台的配合安装、前期的性能评估与测试、后期的拆卸与维修、成品率及制造成本等。通常，后一方面的问题主要依靠有源相控阵天线的架构设计来得以解决。

典型的有源相控阵天线主要由无源天线阵面、收发组件、波束形成网络、波控板以及电缆组件等功能模块组成。目前，常见的有源相控阵天线架构主要有分离式、砖块式、瓦片式三种(1.彭祥龙，相控阵天线集成技术，电讯技术，2010,50(10):112-117；2.唐宝富，钟剑锋，顾叶青，有源相控阵雷达天线结构设计，西安电子科技大学出版社，2016)。

分离式架构中各功能模块分散放置，彼此通过电缆组件连接。这种架构结构简单、成本低、便于拆卸和维修，在地基固定式大型电子任务系统中较常应用。但该架构集成度低、占用空间大，在飞弹、飞机、卫星等空间有限的高速运动平台难以应用。

瓦片式架构是一种高密度架构，其中的各个功能模块和结构件层叠组装，具有典型的“三明治”结构。无源天线阵面在最上方，在其下方由上至下分别布置了收发组件层、散热层、波束形成网络层、波控与供电层等功能层，层与层之间通过盲配连接器互联。瓦片式架构的集成度高、剖面低、重量轻、体积小(郝金中等，一种宽带多通道瓦片式T/R组件的研制，电讯技术，2015，55(1)：108-112)。但这种架构因高集成在工程应用中时存在以下问题：第一、散热难，不利于在大功率电子任务系统中使用；第二、成品率低，瓦片式结构通常集成了数个至十余个收发组件，倘若中间某一路收发通道发生故障，则将导致子阵整体失效；第三、测试与维修难，各功能层之间通过盲配连接器连接，拆卸十分困难，甚至无法拆卸。后面两个问题导致瓦片式结构的有源相控阵天线制造成本居高不下。(赵青，一种Ka频段瓦片式TR组件子阵集成方案，电讯技术，2012，52(7)：1155-1159)。

砖块式架构是相对于瓦片式架构而言的。砖块式架构中各个功能模块采用“盒子”封装，每个“盒子”内部集成了数路至十余路信号通道。各功能模块之间主要通过盲配连接器连接，部分地方可能使用电缆组件。在保持高集成度的同时，因为各个功能模块相对独立，所以这种架构的有源相控阵天线具备较强的测试性、维修性和扩展性。在弹载、机载和星载平台应用广泛。本专利涉及的架构即可归类为砖块式架构。