[发明专利]一种Ka频段相控阵天线

说明书

本发明提供一种Ka频段相控阵天线，包括自上而下依次设置的毫米波多层混合电路板、散热冷板、电源模块、波控单元和变频模块，所述毫米波多层混合电路板包括阵列天线、多功能射频芯片、信号合成网络单元、信号功分网络单元和供电控制网络单元，所述阵列天线包括接收天线阵和发射天线阵，所述接收天线阵包括8块16×16分布的第一天线子阵，所述第一天线子阵包括2048个第一天线阵元；所述发射天线阵包括4块16×16分布的第二天线子阵，所述第二天线子阵包括1024个第二天线阵元。本发明提供的Ka频段相控阵天线，具有通信覆盖面积大、通信距离远、通信频带宽、通信容量大、传输性能稳定以及通信设备成本低等优点。

技术领域

本发明涉及相控阵天线技术领域，具体涉及一种Ka频段相控阵天线。

背景技术

卫星通信技术的应用使覆盖全球多样化的通信服务的目标得以实现，同时配合着其他通信方式的发展需求，对军事业务以及人类的生产和生活方式发挥着关键性的作用。然而随着卫星通信技术的应用领域不断扩大，传统的技术手段已经无法满足卫星在运动过程中数据交换的要求。为适应卫星通信的发展，有必要深入研究动中通天线技术、开发动中通天线产品。

现阶段，动中通天线主要朝着赋形反射面、平板阵列天线和相控阵天线的方向发展。其中相控阵天线是由偶极子天线或微带贴片天线等多个单元天线构成，通过控制各单元天线的相位便可实现天线波束在整个空间中的扫描。相控阵天线因其自身具有满足卫星通信要求的扫描速度快、波束可控性强、天线可靠性高以及能有效改善系统性能的优势，逐渐成为现代卫星通信系统天线研究的热点之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种Ka频段相控阵天线，具有通信覆盖面积大、通信距离远、通信频带宽、通信容量大、传输性能稳定以及通信设备成本低等优点。

为了解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种Ka频段相控阵天线，包括自上而下依次设置的毫米波多层混合电路板、散热冷板、电源模块、波控单元和变频模块，所述毫米波多层混合电路板包括阵列天线、多功能射频芯片、信号合成网络单元、信号功分网络单元和供电控制网络单元，所述阵列天线包括接收天线阵和发射天线阵，所述接收天线阵包括8块16×16分布的第一天线子阵，所述第一天线子阵包括2048个第一天线阵元，所述第一天线阵元由微带天线实现，其在X方向和Y方向的间距均为7.5mm；所述发射天线阵包括4块16×16分布的第二天线子阵，所述第二天线子阵包括1024个第二天线阵元，所述第二天线阵元由微带天线实现，其在X方向和Y方向的间距均为5mm。

进一步地，所述第一天线阵元和第二天线阵元为所述微带天线馈电时采用中心馈电方式。

进一步地，所述毫米波多层混合电路板采用多层微波PCB混压层叠高密度集成工艺，具体是一种盲埋孔加背钻技术：所述阵列天线与所述多功能射频芯片分设在电路板两侧；所述信号合成网络单元、所述信号功分网络单元与所述供电控制网络单元位于中间层，且网络间设置有金属片作为接地位。

进一步地，所述散热冷板为天线结构安装主体，其四周设有16个Φ5.5通孔，所述通孔与应用载体使用M5螺钉连接。

进一步地，所述接收天线阵波束根据所述波控单元的指令指向空间中特定方向接收卫星信号并传输至接收通道，接收信号经所述多功能射频芯片的低噪声放大、移相、衰减功能处理后，通过所述信号合成网络合路输出变频后送至通信单元。

进一步地，所述通信单元输入射频信号上变频至所述信号功分网络后传输至发射通道，射频信号经所述多功能射频芯片的移相、衰减、功率放大功能处理后传输至所述发射天线阵，并在空间中形成特定指向的波束和卫星进行通信。

进一步地，所述Ka频段相控阵天线为高集成度一体化设计，电性能接口为整体外部接口，其中天线发射输入接口为SMA型，天线接收输出为SMA型，电源接口为四芯航插，调试接口为J30J-15ZKP型，控制接口为网口。