CN106207462B - 机电热一体化相控阵天线模块 - Google Patents

机电热一体化相控阵天线模块 Download PDF

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Abstract

本发明属于相控阵天线模块的结构改进，具体涉及一种机电热一体化相控阵天线模块，包括水平极化波导天线、垂直极化波导天线、T/R组件、延时线、微带功分器、耦合馈电网络、模块级波束控制和模块级电源，所述水平极化天线和垂直极化天线分上下两层阵列布置，其中水平极化天线位于上层，垂直极化天线位于下层，且水平极化天线与垂直极化天线相互交错布置，使水平极化天线的底壁与垂直极化天线的侧壁围成开口向下的凹槽，所述T/R组件安装于该凹槽内。本发明利用水平极化波导天线和垂直极化波导天线组成天线阵在天线阵背面形成的凹槽，把T/R组件和延时线放入凹槽内，使相控阵天线模块结构更为紧凑，模块的厚度也随之减小。

Description

机电热一体化相控阵天线模块
技术领域
本发明属于相控阵天线模块的结构改进，具体涉及一种机电热一体化相控阵天线模块。
背景技术
相控阵天线采用无惯性波束进行电子扫描，与普通的机械扫描相比具有得天独厚的优势，从上世纪60年代开始，相控阵天线已经应用于各种战术雷达，例如搜索、引导、火控及制导雷达。一些民用雷达，例如空中交通管制系统中的微波着陆雷达，甚至气象雷达也逐渐采用了相控阵天线技术。
近年来，随着半导体技术，包括晶体功率管、集成电路、信号处理、数据处理和计算机技术等突飞猛进的发展，极大地推到了相控阵天线技术的发展，并降低了相控阵天线的造价。如今，采用大规模混合集成电路和单片微波集成电路的固态有源收发组件已经成为相控阵天线中采用的主流技术。
随着相控阵天线的深入应用，人们对相控阵天线的要求也越来越高，比如超远程预警、机载远程预警、超视距和星载相控阵等，相控阵天线的规模越来越大，相控阵天线模块的数量也越来越多，这就给相控阵天线模块的设计提出了许多新的要求，比如体积小、重量轻、散热好和易于加工安装等。
目前，相控阵天线模块的主要采用层叠式结构，在辐射天线的背面分多层安装耦合定标网络、主信号有源馈电网络、模块级波束控制和模块级电源等微波部件。由于主信号有源馈电网络和模块电源等集中安放，会产生大量热量，热量的大量累积会严重影响相控阵天线单元的性能，严重的时候会烧毁模块内的器件。为了解决相控阵天线单元的散热问题，一般会设计安装专门用于散热的装置，比如散热片和气冷通道等。这样，相控阵天线模块的体积、重量、加工难度和成本都会增加；如果散热装置设计不好或者安装位置选择不好，还会影响微波信号。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构紧凑、散热性能较好的机电热一体化相控阵天线模块。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：一种机电热一体化相控阵天线模块，包括水平极化波导天线、垂直极化波导天线、T/R组件、延时线、微带功分器、耦合馈电网络、模块级波束控制和模块级电源，所述水平极化波导天线和垂直极化波导天线分上下两层阵列布置，其中水平极化波导天线位于上层，垂直极化波导天线位于下层，且水平极化波导天线与垂直极化波导天线相互交错布置，使水平极化波导天线的底壁与垂直极化波导天线的侧壁围成开口向下的凹槽，所述T/R组件安装于该凹槽内。
所述延时线也安装于所述凹槽中。
主信号有源馈电网络中的微带功分器位于垂直极化波导天线下方，并紧帖着垂直极化波导天线的底壁安装。
所述耦合馈电网络也位于垂直极化波导天线下方，并紧帖着垂直极化波导天线安装，且耦合馈电网络与主信号有源馈电网络中微带功分器平行。
所述模块级波束控制和模块级电源也位于垂直极化波导天线下方，并紧贴着垂直极化波导天线安装，且模块级波束控制和模块级电源与主信号有源馈电网络中微带功分器和耦合馈电网络平行。
本发明的技术效果在于：利用水平极化波导天线和垂直极化波导天线组成天线阵在天线阵背面形成的凹槽，把T/R组件和延时线放入凹槽内，使相控阵天线模块结构更为紧凑，模块的厚度也随之减小；
微带功分器、耦合馈电网络、模块级波束控制和模块级电源紧贴着垂直极化波导天线安装，使得本发明所述的相控阵天线模块比传统的相控阵天线模块层数更少；
T/R组件和延时线紧贴安装在天线阵背面的凹槽内，模块极波束控制和模块电源紧贴着垂直极化波导天线安装，水平极化波导天线和垂直极化波导天线都是热的良导体，可以有效的把T/R组件、延时线、模块级波束控制和模块电源等器件产生的热量有效传导和辐射出去，水平极化波导天线和垂直极化波导天线起到了散热片的作用，不在需要额外的散热装置，本发明所述的相控阵天线模块比传统的相控阵天线模块设备量更少，结构更为简洁。
附图说明
图1是本发明的立体透视结构示意图；
图2是本发明的截面示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细的描述。
本发明的机电一体化相控阵天线模块从上到到下分三层结构，具体实施如下：水平极化波导天线1处于顶层；垂直极化波导天线2、T/R组件3和延时线4处于中间层；微带功分器5、耦合馈电网络6、模块级波束控制7和模块级电源8处于下层；T/R组件3安装在水平极化波导天线1和垂直极化波导天线2组而成的天线阵背面形成的向下的凹槽内；延时线4也安装在水平极化波导天线1和垂直极化波导天线2组而成的天线阵背面形成的向下的凹槽内；主信号有源馈电网络中微带功分器5紧帖着垂直极化波导天线2安装；耦合馈电网络6紧帖着垂直极化波导天线2安装，与主信号有源馈电网络中微带功分器5平行；模块级波束控制7和模块级电源8紧贴着垂直极化波导天线2安装，与主信号有源馈电网络中微带功分器5和耦合馈电网络6平行。
本发明利用水平极化波导天线1和垂直极化波导天线2组成天线阵在天线阵背面形成的凹槽，把T/R组件3和延时线4放入凹槽内，使相控阵天线模块结构更为紧凑，模块的厚度也随之减小；
微带功分器5、耦合馈电网络6、模块级波束控制7和模块级电源8紧贴着垂直极化波导天线2安装，使得本发明所述的相控阵天线模块比传统的相控阵天线模块层数更少；
T/R组件3和延时线4紧贴安装在天线阵背面的凹槽内，模块极波束控制7和模块电源8紧贴着垂直极化波导天线2安装，水平极化波导天线1和垂直极化波导天线2都是热的良导体，可以有效的把T/R组件3、延时线4、模块级波束控制7和模块电源8等器件产生的热量有效传导和辐射出去，水平极化波导天线1和垂直极化波导天2线起到了散热片的作用，不在需要额外的散热装置，本发明所述的相控阵天线模块比传统的相控阵天线模块设备量更少，结构更为简洁。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种机电热一体化相控阵天线模块，包括水平极化波导天线、垂直极化波导天线、T/R组件、延时线、微带功分器、耦合馈电网络、模块级波束控制和模块级电源，其特征在于：所述水平极化波导天线和垂直极化波导天线分上下两层阵列布置，其中水平极化波导天线位于上层，垂直极化波导天线位于下层，且水平极化波导天线与垂直极化波导天线相互交错布置，使水平极化波导天线的底壁与垂直极化波导天线的侧壁围成开口向下的凹槽，所述T/R组件和延时线安装于该凹槽内，主信号有源馈电网络中的微带功分器位于垂直极化波导天线下方，并紧帖着垂直极化波导天线的底壁安装，所述耦合馈电网络也位于垂直极化波导天线下方，并紧帖着垂直极化波导天线安装，且耦合馈电网络与主信号有源馈电网络中微带功分器平行，所述模块级波束控制和模块级电源也位于垂直极化波导天线下方，并紧贴着垂直极化波导天线安装，且模块级波束控制和模块级电源与主信号有源馈电网络中微带功分器和耦合馈电网络平行。
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