CN108987929A - 一种微波毫米波紧凑相控阵天线系统 - Google Patents

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Abstract

一种微波毫米波紧凑相控阵列天线系统，包括辐射盘、与辐射盘固定相连的过渡盘、设置在过渡盘下方的移相盘。辐射盘设置有阵元天线。移相盘，设置有天线耦合单元,用于调节阵元天线的电磁波的相位；所述天线耦合单元包括多组依次相连的功分器、移相器与多段传输线。过渡盘，设置有与天线耦合单元的传输线相连的移相波导接口、和与阵元天线相连的辐射波导接口；所述辐射波导接口与移相波导接口匹配连接；所述过渡盘用于移相盘中不同天线耦合单元的选择。通过改变耦合到各阵元天线的电磁波的相位，从而改变阵列天线的波束指向，在实现较高天线增益的同时，使波束指向角变换，以实现快速扫描。

Description

一种微波毫米波紧凑相控阵天线系统
技术领域
本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种微波毫米波紧凑相控阵列天线系统。
背景技术
由于波束扫描快速、灵活，相控阵得到广泛应用，雷达系统对高增益平板相控阵天线的新需求，主要是低成本和易批产。业界提出的一些方法包括采用液晶材料、可动介质块和铁电材料等，这些方式的缺点是在高频率（比如V频段）会带来较大的介质损耗与辐射损耗。波在连续扫描时，增益波动大，且结构复杂成本较高。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种采用机械调谐来降低损耗的波导微波毫米波紧凑相控阵列天线系统。
一种微波毫米波紧凑相控阵列天线系统，包括辐射盘、与辐射盘固定相连的过渡盘、设置在过渡盘下方的移相盘。
辐射盘设置有阵元天线。
移相盘，设置有天线耦合单元,用于调节阵元天线的电磁波的相位。
所述天线耦合单元包括多组依次相连的功分器、移相器与多段不同长度传输线。
过渡盘，设置有与移相盘中的天线耦合单元的传输线相连的移相波导接口、与阵元天线相连的辐射波导接口；所述辐射波导接口与移相波导接口匹配连接；所述过渡盘用于移相器不同天线耦合单元的选择，通过改变耦合到各阵元天线的电磁波的相位，改变阵列天线的波束指向，实现灵活快速的扫描。
进一步的，所述阵元天线为CTS天线。
进一步的，所述CTS天线工作频率10-100GHz
进一步的，还包括电机A与传动机构C，电机A通过传动机构C与移相盘相连。
进一步的，还包括电机B与传动机构D，电机B通过传动机构D与过渡盘和辐射盘的至少一个相连。
本发明的有益效果在于：通过转动改变移相盘与辐射盘、过渡盘之间的相对角度，使辐射盘与不同的天线耦合单元耦合，在实现较高天线增益的同时，使波束指向角变换实现快速扫描；并波束在连续扫描时，增益变动小；因为没有材料介质损耗，亦无须使用有源器件，所以损耗很低；本发明既保证性能又实现了低轮廓；且结构简单易于加工；从而大大降低了成本。
附图说明
图1是一种微波毫米波紧凑相控阵列天线系统的结构示意图；
图2是移相盘结构示意图；
图3是移相器的天线耦合单元的结构示意图；
图4是过渡盘结构示意图；
图5是电机转动调节相控阵天线的结构示意图；
图6是相控阵天线及其辐射波束扫描示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例， 如图1所示，对本发明中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图1中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。基于本发明中的 实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例提供一种微波毫米波紧凑相控阵列天线系统，包括从上到下依次设置的辐射盘、过渡盘与移相盘，如图1所示，辐射盘与过渡盘固定连接。辐射盘上设置有辐射器，辐射器为一个工作频率为57-64GHz的高增益小CTS天线，天线阵面总尺寸70mm×70mm。每一个阵元天线的电磁波的相位受移相盘控制。如图2所示，移相盘设置有8个移相器；如图3所示，每个移相器包括一个四路功分器，将信号分成四路，每路通过四段相同长度的传输线与一个波导接口相连，该波导接口与过渡盘的移相波导接口匹配相连。
如图4所示，移相波导口设置在过渡盘，与设置在过渡盘的辐射波导口相连，辐射波导口与辐射盘的波导接口匹配相连。
电机A通过同步带与移相盘相连，电机B通过同步带与固定连接的过渡盘和辐射盘相连。电机A带动移相盘转动，使移相盘与辐射盘、过渡盘之间形成相对角度，实现波束指向的角角度在±20°的范围内变化。如图5、图6所示，传动机构C、传动机构D均为同步带且采用传送带，电机A通过传送带带动移相盘转动，电机B以相同的速度转动通过传送带带动固定在一起的过渡盘与辐射盘转动，使波束绕着定点方向在360°范围内扫描；电机A、电机B差速转动实现天线波束在仰角±20°范围内的半球扫描。通过转动改变移相盘与辐射盘、过渡盘之间的相对角度，使辐射盘与不同的天线耦合单元耦合，从而使波束指向的角度在为±20°的范围内变换。
通过选择移相器中不同长度传输线，改变耦合到各阵元天线的电磁波的相位，从而改变阵列天线的波束指向。
通过转动改变移相盘与辐射盘、过渡盘之间的相对角度，使辐射盘与不同的天线耦合单元耦合，在实现较高天线增益的同时，使波束指向角变换实现快速扫描；波在连续扫描时，增益波动小；采用机械调谐方式，没有材料介质损耗，无须使用有源器件，因此损耗很低；既保证性能又实现了低轮廓；结构简单易于加工且成本较低。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。

Claims (5)

1.一种微波毫米波紧凑相控阵列天线系统，其特征在于，包括辐射盘、与辐射盘固定相连的过渡盘、设置在过渡盘下方的移相盘；
辐射盘设置有阵元天线；
移相盘，设置有天线耦合单元,用于调节阵元天线的电磁波的相位；
所述天线耦合单元包括多组依次相连的功分器、移相器与多段不同长度传输线；
过渡盘，设置有与移相盘中的天线耦合单元的传输线相连的移相波导接口、与阵元天线相连的辐射波导接口；所述辐射波导接口与移相波导接口匹配连接；所述过渡盘用于移相器不同天线耦合单元的选择，通过改变耦合到各阵元天线的电磁波的相位，改变阵列天线的波束指向。
2.根据权利要求1所述一种微波毫米波紧凑相控阵列天线系统，其特征在于，所述阵元天线为CTS天线。
3.根据权利要求2所述一种微波毫米波紧凑相控阵列天线系统，其特征在于，所述CTS天线工作频率为10-100GHz。
4.根据权利要求1所述一种微波毫米波紧凑相控阵列天线系统，其特征在于，还包括电机A与传动机构C，电机A通过传动机构C与移相盘相连。
5.根据权利要求1所述一种微波毫米波紧凑相控阵列天线系统，其特征在于，还包括电机B与传动机构D，电机B通过传动机构D与过渡盘和辐射盘的至少一个相连。
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