有源陣列天線的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種有源天線，尤其是涉及一種9.5?10.5GHz有源陣列天線。
【背景技術】
[0002]有源陣列天線是一種空間功率合成技術，是利用多個功率輸出微波源，發(fā)射頻率相同、相位符合特定關系的電磁波，使之在空間傳播過程中功率相互疊加，從而在特定方向和特定距離處形成高能量密度電磁波束。而高可靠性要求發(fā)射機盡量采用固態(tài)功放模塊，一般采用空間功率合成技術以獲得較大規(guī)模的發(fā)射功率。
[0003]從空間功率合成技術發(fā)展歷史和合成技術分類情況可以看到，空間功率合成技術關心的主要是合成效率、輸出功率大小(由可以合成的單元放大器數(shù)目大小決定)、結構復雜程度、散熱性能、工作頻率和帶寬等，空間功率合成技術的發(fā)展就是圍繞這些主題進行的。
[0004]通常有源陣列天線中陣列單元間距要求在半波長左右，對應9.5?10.5GHz頻率，其長度為15mm左右，這么小的間距對于功放組件的設計造成較大困難，散熱系統(tǒng)設計壓力也較大。
【實用新型內容】
[0005]目的:為了克服現(xiàn)有技術中存在的不足，本實用新型提供一種9.5?10.5GHz有源陣列天線，具備寬工作頻帶、在較小尺寸內達到較高能量密度電磁波束。
[0006]技術方案:為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為:
[0007]—種有源陣列天線，其特征在于:包括功率放大陣列模塊、微帶-波導轉換器、角錐喇叭天線；
[0008]功率放大陣列模塊輸出口的微帶線與鰭線型微帶-波導轉換器的輸入端微帶線直接焊接相連，微帶-波導轉換器的輸出口與角錐喇叭的輸入波導口用螺釘連接;所述功率放大陣列模塊為背對背排列;所述微帶-波導轉換器為對脊鰭線形式;所述角錐喇叭天線為分體組裝結構。
[0009]所述的有源陣列天線，其特征在于:功率放大陣列模塊分為甲乙兩種，兩種之間為鏡像結構，兩兩之間的散熱片為背對背結構，利于散熱。
[0010]所述的有源陣列天線，其特征在于:所述功率放大陣列模塊設有自鎖緊機構。
[0011]所述的有源陣列天線，其特征在于:所述功率放大陣列模塊單路輸出脈沖功率大于301
[0012]作為優(yōu)選方案，所述的有源陣列天線，其特征在于:所述微帶-波導轉換器的輸出口為BJ100標準波導。
[0013]所述的有源陣列天線，其特征在于:所述有源陣列天線單元間距為到30?40mm。
[0014]有益效果:本實用新型提供的有源陣列天線，具有以下優(yōu)點:(1)在同等數(shù)量陣列單元下，通常的有源陣列天線單元間距為15?25mm左右，本天線可達到30?40mm; (2)由于單元間距較大，本天線的散熱設計較為簡單，加工成本可大幅降低；(3)獨特的微帶-波導轉換器安裝結構，使功率放大陣列模塊、微帶-波導轉換器、角錐喇叭天線各部分均可分開調試，大大降低天線調試難度；(4)采用先進的鰭線型微帶-波導轉換器設計，微帶-波導變換損耗非常低，在全帶寬內小于0.4dB。(5)采用模塊化結構，可根據(jù)技術要求選擇相應數(shù)量以達到指標。(6 )單路末級功率放大器脈沖輸出功率大于30W。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型中有源陣列天線的功率放大陣列模塊側視圖；
[0016]圖2為本實用新型中有源陣列天線的鰭線微帶-波導轉換器印制板上表面；
[0017]圖3為本實用新型中有源陣列天線的鰭線微帶-波導轉換器印制板下表面；
[0018]圖4為本實用新型中有源陣列天線的鰭線微帶-波導轉換器印制板與變換殼體粘貼不意圖；
[0019]圖5為本實用新型中有源陣列天線的鰭線微帶-波導轉換器外形圖；
[0020]圖6為本實用新型中有源陣列天線的角錐喇叭天線外形圖；
[0021 ]圖7為本實用新型中有源陣列天線的前視圖；
[0022]圖8為本實用新型中有源陣列天線的頂視圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合具體實施例對本實用新型作更進一步的說明。
[0024]如圖1至圖8所示，一種9.5?10.5GHz有源陣列天線，包括功率放大陣列模塊、微帶-波導轉換器、角錐喇叭天線；功率放大陣列模塊輸出口的微帶線與鰭線型微帶-波導轉換器的輸入端微帶線直接焊接相連，微帶-波導轉換器的輸出口為BJ100標準波導，與角錐喇叭的輸入波導口用螺釘連接。具體結構見圖7、圖8。
[0025]所述功率放大陣列模塊背對背排列;所述微帶-波導轉換器為對脊鰭線形式;所述角錐喇叭天線為分體組裝結構；
[0026]如圖1所示，功率放大陣列模塊分為甲乙兩種，兩種之間為鏡像結構，由此多組模塊組合后兩兩之間的散熱片為背對背結構，可形成一個較大的風道空間，利于功放模塊的散熱。單個功率放大陣列模塊為一路輸入，六路輸出模式，其中包含一個前級功率放大器、一個六路功分器、六個末級功率放大器，輸出口為特性阻抗50歐姆的微帶線。單路末級功率放大器脈沖輸出功率大于30W。其結構外形見圖1。多組功率放大陣列模塊可置于一個機箱內，以便于供電和各類控制保護電路工作。另外功率放大陣列模塊本身裝有自鎖緊機構，插入機箱后具有較高的可高性，具備在復雜、惡劣的環(huán)境下可靠工作的能力。
[0027]鰭線型微帶-波導轉換器是本實用新型的關鍵部分。鰭線過渡是階梯脊波導過渡的一種變形形式，敷在介質板上的鰭形金屬層和波導良好接觸實際上就可以看成一個脊波導。鰭線采用電路板加工，克服了階梯脊波導的加工困難問題，加上這種過渡形式具有寬帶特性和易于系統(tǒng)集成，所以在微波毫米波混合集成電路中得到廣泛應用。鰭線過渡大致可以分為單面對脊鰭線過渡和雙面錯位鰭線過渡。在此采用雙面錯位鰭線過渡形式。
[0028]微帶線的地轉化為鰭線的一極，微帶線的導帶轉化為另一極，同時扭轉電場的極化方向完成從微帶TEM模式到的轉化波導TE10模式，鰭線將TE10模式的電場能量集中到兩鰭線之間，完成從波導高阻抗到微帶低阻抗之間的匹配。過渡被分為兩部分，第一部分是一對漸變的對脊鰭線，它將波導中的TE10模旋轉90°變成在對脊鰭線重疊部分中的準微帶傳輸模式，并且還將高阻的TE10波導模轉換到接近標準微帶線的50歐姆。第二部分則將對脊鰭線過渡到標準微帶線，過渡中的對脊鰭線漸變設計常采用沿漸變方向的平滑阻抗變換曲線，以便使由它引入的反射損耗在所要求的頻帶內低于可允許的極限值，并使?jié)u變段的物理尺寸盡可能短。印制板結構見圖2、圖3。鰭線型微帶-波導轉換器結構件分為上下兩部分，印制板下表面與下部分結構件用導電膠粘貼。粘貼示意見圖4，總體外形見圖5。本實施例中的印制板材料選用羅杰斯公司的RT5880聚四氟乙稀介質板，其長度小于51.5mm，回波損耗損耗小于_15dB，插入損耗小于0.4dB，因此具備較高工程價值。
[0029]喇叭天線由于具有較大的增益和較好的方向性而得到了廣泛的應用。在此采用標準波導BJ100饋電的角錐喇叭形式。與微帶天線相比，喇叭天線有如下優(yōu)點:增益可以做的較高;為金屬結構，可避免因意外觸碰損壞;無饋電焊點，電性能更加可靠。本實施例中的角錐喇叭天線采用分體加工后組合形式，具有加工簡單、成本低等優(yōu)勢，其外形見圖6。
[0030]本實用新型的9.5?10.5GHz有源陣列天線，具有小尺寸、散熱好、結構可靠、功率輻射密度高等特點，同時其制造成本低，并且易于裝配調試。
[0031]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出:對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種有源陣列天線，其特征在于:包括功率放大陣列模塊、微帶-波導轉換器、角錐喇叭天線； 功率放大陣列模塊輸出口的微帶線與鰭線型微帶-波導轉換器的輸入端微帶線直接焊接相連，微帶-波導轉換器的輸出口與角錐喇叭的輸入波導口用螺釘連接;所述功率放大陣列模塊為背對背排列;所述微帶-波導轉換器為對脊鰭線形式;所述角錐喇叭天線為分體組裝結構。2.根據(jù)權利要求1所述的有源陣列天線，其特征在于:功率放大陣列模塊分為甲乙兩種，兩種之間為鏡像結構，兩兩之間的散熱片為背對背結構，利于散熱。3.根據(jù)權利要求1所述的有源陣列天線，其特征在于:所述功率放大陣列模塊設有自鎖緊機構。4.根據(jù)權利要求1所述的有源陣列天線，其特征在于:所述功率放大陣列模塊單路輸出脈沖功率大于30W。5.根據(jù)權利要求1所述的有源陣列天線，其特征在于:所述微帶-波導轉換器的輸出口為BJ100標準波導。6.根據(jù)權利要求1-5任一項所述的有源陣列天線，其特征在于:所述有源陣列天線單元間距為到30?40mm。
【專利摘要】本實用新型公開了一種有源陣列天線，包括功率放大陣列模塊、微帶-波導轉換器、角錐喇叭天線；功率放大陣列模塊輸出口的微帶線與鰭線型微帶-波導轉換器的輸入端微帶線直接焊接相連，微帶-波導轉換器的輸出口與角錐喇叭的輸入波導口用螺釘連接；所述功率放大陣列模塊背對背排列；所述微帶-波導轉換器為對脊鰭線形式；所述角錐喇叭天線為分體組裝結構。本實用新型具有小尺寸、散熱好、結構可靠、功率輻射密度高等特點，同時其制造成本低，并且易于裝配調試。
【IPC分類】H01Q13/02, H01Q1/50, H01Q21/00
【公開號】CN205141144
【申請?zhí)枴緾N201520984444
【發(fā)明人】李東明, 顧振杰, 張昊
【申請人】南京長峰航天電子科技有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月2日