[发明专利]一种Ka波段的相控阵天线及其自校准方法

说明书

本发明公开了一种Ka波段的相控阵天线，包括天线组件和TR组件，由所述TR组件中包括的多个TR模块构成对应天线组件的收发通道；还包括馈电网络和信道组件；还包括接收外部的波束指向信息并控制天线组件和TR组件调整波束参数的波控组件；所述天线组件包括多个子阵，由波控组件控制部分子阵连续收发或全子阵收发。本发明贯彻了模式设计思路，在各部件都进行了模块化设计，利用这些共用模块可以迅速实现一维/二维有源相控阵天线的搭建。

技术领域

本发明属于射频天线技术领域，具体涉及一种Ka波段的相控阵天线及其自校准方法。

背景技术

相控阵天线指的是通过控制阵列天线中辐射单元的馈电相位来改变方向图形状的天线。控制相位可以改变天线方向图最大值的指向，以达到波束扫描的目的。在特殊情况下，也可以控制副瓣电平、最小值位置和整个方向图的形状，例如获得余割平方形方向图和对方向图进行自适应控制等。用机械方法旋转天线时，惯性大、速度慢，相控阵天线克服了这一缺点，波束的扫描速度高。该天线的馈电相位一般用电子计算机控制，相位变化速度快(毫秒量级)，即天线方向图最大值指向或其他参数的变化迅速。这是相控阵天线的最大特点。

现有的相控阵天线主要包括天线阵、馈电网络和波束控制器三个部分，其中的天线阵主要以二维的平面天线结构为主，通过多个阵元共用一个移相器的方式来尽可能简化结构，并通过馈电网络完成移相过程，从而补偿同一信号到达各个不同阵元而成的时间差，使天线阵的输出同相叠加达到最大。一旦信号方向发生变化，只要通过调整移相器的相移量就可使天线阵波束的最大指向做相应变化，从而实现波束扫描和跟踪。但因为现有的相控阵天线大都采用全阵脉冲收发的方式，不仅功耗较高，且使用寿命较低。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种Ka波段的相控阵天线，通过同时具有全阵脉冲和连续波收发的方式同时兼具功耗和性能，且通过模块化设计思路进行组装，则多个模块可在不同的天线组件中应用更换。

本发明所采用的技术方案为：

一种Ka波段的相控阵天线，包括天线组件和TR组件，由所述TR组件中包括的多个TR模块构成对应天线组件的收发通道；

还包括馈电网络和信道组件；

当所述信道组件接收到输入信号后变频转换成射频信号并通过馈电网络分配进入对应的TR模块中，并由TR模块经过相位、幅度调整后由天线组件发出；

当所述天线组件接收到回波信号通过TR组件处理后经过馈电网络进入信道组件，并由信道组件向外输出；

还包括接收外部的波束指向信息并控制天线组件和TR组件调整波束参数的波控组件；

所述天线组件包括多个子阵，由波控组件控制部分子阵连续收发或全子阵收发。

整个天线的收发原理如下：

发射状态下，发射中频输入信号进入信道模块组件，经上变频电路转换成射频信号，经全阵馈电网络按照比例进行分配，然后进入到多个不同子阵。每一个子阵是一个可独立工作的二维有源相控阵子系统。进入子阵的发射射频信号首先经过子阵馈电网络进行分配，分配后的射频信号进入单个TR通道的发射链路，经过相位/幅度调整电路，保证每个发射通路的等幅同相，最后射频信号通过功放放大后经阵列天线单元辐射出去，通过相控阵合成为较窄的发射波束，完成目标照射。

在接收状态下，目标回波信号经天线单元进入接收通道，依次经过低噪放、移相器、衰减器进行信号的放大、幅相调整等工作，使各路接收信号在TR模块内的接收通道中具有加权同相输出。然后每路接收信号进入馈电网络与和差器部分，形成全阵的和信号、方位差、俯仰差射频输出给信道模块。最后三路全阵的和差差信号经过信道模块的放大、变频、滤波以及AGC控制后给出三路和差差的中频信号输出给信号处理模块。

其中，波控组件的原理如下：