CN109616759A - 全双工有源相控阵滤波天线阵面 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种全双工有源相控阵滤波天线阵面，旨在提供一种能够高隔离收发阵列，具有良好滤波特性的天线阵面。发射阵列天线的发射天线阵面和接收阵列天线的接收天线阵面由许多排成阵列形式的辐射单元构成；一体化集成了辐射电路、馈电转换电路和滤波电路的多层印制板，利用金属化过孔的垂直互联结构实现不同电路之间的连接，并以收发组件的金属上腔体作为金属地，通过射频毛纽扣连接器将金属地板的金属上腔体基座同体相连，组成辐射单元与收发组件一体化箱型体的子阵模块滤波天线单元。利用本发明可以实现收发阵列具有高隔离度，减少发射和接收阵列的插损，实现高精度的幅度和相位控制。

Description

全双工有源相控阵滤波天线阵面

技术领域

本发明属于微波毫米波技术领域，涉及通信、雷达等电子系统应用的一种收发具有滤波功能的全双工有源相控阵天线阵面。

背景技术

全双工(Full Duplex)是通讯传输的一个术语。通信允许数据在两个方向上同时传输，它在能力上相当于两个单工通信方式的结合。全双工是在微处理器与外围设备之间采用发送线和接收线各自独立的方法，可以使数据在两个方向上同时进行传送操作。指在发送数据的同时也能够接收数据，两者同步进行。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。作为数字相控阵雷达核心组成的有源相控阵天线，天线阵面的硬件设备量无论是从数量上还是成本上，都占了整个雷达硬件设备量的三分之二以上，对整个雷达起着举足轻重的作用，良好的天线阵面性能是保证雷达可靠、稳定工作的前提。相控阵天线阵面不仅仅是作为辐射单元的天线振子或者无源天线阵列，而是由天线罩、天线阵列、结构骨架和内部包含了T/R组件、综合网络、阵面电源、阵面监测设备等的高频箱所组成的有源天线阵面。通常情况下，T/R组件的接收噪声系数是指整个模块的，包括LNA的噪声系数以及前级电路(环形器、接收保护电路、传输线)引起的插损。有源相控阵天线的性能与成本设计不仅仅与T/R组件相关，也与阵列的集成设计密切相关。通常情况下，每个天线阵列辐射单元必须精确保证其在阵列中的位置，并安装到刚性的背板上。在对于有天线RCS有缩减要求时，天线阵面的变形后会引起随机散射增强，且该影响无法进行消除。在有源相控阵天线中，主要的噪声源是直流纹波或者输入电压的波动。由于每个T/R组件的电压较低且电流较高，因此需要对输入功率进行适应性的滤波。数字相控阵天线阵面的主要功能是：1)发射时，阵面对发射前级送来的信号进行放大、辐射和空间功率合成。根据雷达指令，阵面通过直接数字频率合成(DDS)技术实现发射波束扫描，向指定空域辐射；2)接收时，阵面将天线接收到的目标回波信号放大，经过数字接收通道转换成数字信号，交由数字波束形成(DBF)形成自适应波束。对于一收一发的全双工有源相控阵天线系统，一收一发的均是同频射频信号，信号相参同步。

随着无线通信和电子技术的迅猛发展，系统中的电子设备需要同时满足多种需要。这就要求系统中两个重要部件，滤波器和天线，能够进行集成化设计。滤波器和天线作为通信系统中的重要部件，通过对它们进行联合设计，构成具有良好滤波特性的天线，这对优化系统的性能具有极其重要的意义。基于此，为了减小天线滤波器系统的面积尺寸，方便器件的集成封装，人们开始把天线和滤波器放在一个系统中集成设计成一个模块，形成滤波天线，这样作为整体的设计方式能够比较高效的减少系统中的结构，从而达到减小尺寸的目的，更能够符合小型化的发展趋势。具有滤波特性的天线的设计原理是在天线中加入一个或者多个谐振结构，使得加入的谐振结构在其谐振频率处破坏天线在该频点处的阻抗匹配，从而实现滤波特性。但传统设计方法是将天线辐射单元与滤波器单独进行设计，然后将二者直接连接在一起。按照这种设计思路，由于没有整体考虑，所以会存在有匹配不当的问题。虽然匹配的相关问题可以通过增加匹配电路来解决，但是，这样增加额外的电路会使得整个系统的尺寸增加。国外已有相关文献对滤波器和天线的联合进行了研究，设计出具有滤波特性的天线，并且取得了一定的成果。这种滤波器天线既可以实现滤波器的带通和带外抑制功能，又能使天线的辐射方向图和增益的测试结果满足实际需要。总体来讲，这种将滤波器与天线进行联合设计的方法，可以减小系统整体尺寸并提升系统整体性能，具有很大的实用价值。

近年来，由于通信系统的快速发展，出现了大量关于滤波天线的很多文献的报道和相应的实现方法，例如：2015年，马润波等在文献“探针馈电贴片天线的建模及其在滤波天线中的应用”中，公开了从经典带通滤波器综合出发，采用集总元件等效电路来等效矩形微带贴片天线。它利用滤波器综合方法和提出的同轴馈电矩形微带贴片天线等效电路模型，设计了一个具备二阶巴特沃尔斯带通滤波响应的滤波天线。该滤波天线通带内增益很平坦，具有很好的边缘选择特性和带外抑制性能。但是，这些文献都集中于单个辐射单元的滤波天线的研究，没有涉及滤波天线组成阵列的电磁耦合问题。因此，文献中的设计方法无法适用于有源相控阵天线阵面设计。由于传统设计中有源相控阵天线采用辐射单元与滤波器单独进行设计方法，不利于有源相控阵天线小型化、高性能设计。为了实现天线滤波器系统小型化、高性能，天线设计者提出了滤波天线设计方法，但是只局限于单个辐射单元的滤波天线，不适用于有源相控阵天线阵面设计。

收发隔离度是有源相控阵天线工作时的重要指标。目前一般可以通过添加滤波器来增加系统收发隔离，从而保证系统正常工作。但目前很多现有的提高天线阵面隔离度的方法都很难直接用于有源相控阵天线阵面。由于采用收发阵面分离的二维相位扫描相控阵平面天线，其发射天线阵中含有五千多个天线单元，总数约有1800个固态T/R组件，整个有源相控天线阵分为m个子阵，每个子阵有n个天线单元通道，每个天线单元通道上均有一个高功率放大器、低噪声放大器或T/R组件。收发合一的T/R组件包括发射支路、接收支路及射频转换开关及移相器。每个T/R组件既有发射高功率放大器(HPA)、滤波器，限幅器，又有低噪声放大器(LNA)、衰减器及移相器、波束控制电路等。如果全双工有源相控阵天线收发隔离度解决不好，会造成发射时有源相控阵天线接收通道无法正常工作，甚至会烧毁接收通道的有源芯片，造成重大损失。为了解决这些问题，很多文献报道了关于提高天线阵面收发隔离度的方法。例如：2012年，LeiQiu等人发表在“Transmit-receive isolationimprovement of antenna arrays by using EBG structures”文献中，报道了在接收阵列与发射阵列之间采用EBG金属墙和扼流槽来提高收/发阵列天线之间的隔离度的方法，该设计方法可以使收/发阵列天线之间的隔离度提高至少30dB。但该方法在收发阵面之间添加了高于阵列平面的EBG金属墙提高收发隔离，有源相控阵天线波束扫描时会受到EBG金属墙遮挡影响。

2014年，王永华等人也在发表的文献“毫米波连续波雷达天线隔离度设计”中报道了在收/发天线之间加装扼流槽、铺设吸波材料、以及安装具有滤波功能的微波光子晶体结构等隔离措施，提高了收/发天线之间的隔离度，与未采取隔离措施的情况相比，提高收发天线隔离度40dB。但该方法只考虑了单天线之间的收发隔离的提高，没有考虑阵列影响因数，并且采用的措施相对复杂，很难实现天线阵面小型化、低剖面设计。因此，这些方法都很难直接用于有源相控阵天线阵面。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术的不足之处，提供一种不受相控阵天线单元等间距排布限制，成本低、功耗小、安全性高，能够高隔离收发阵列，具有良好滤波特性，同时还具有小型化、低剖面、低损耗等特点全双工有源相控阵天线阵面。

本发明的上述目的可以通过以下措施来达到。一种全双工有源相控阵滤波天线阵面，包括，基于子阵扩展技术，按阵面坐标分为多个子阵的发射阵列天线1、分为多个子阵的接收阵列天线2和高阻表面隔离结构3，其特征在于：发射阵列天线1的发射天线阵面和接收阵列天线2的接收天线阵面由许多排成阵列形式的辐射单元构成；一体化集成了辐射电路10、馈电转换电路11和滤波电路12的多层印制板4，利用金属化过孔的垂直互联结构13实现不同电路之间的连接，并以收发组件的金属上腔体5作为金属地，通过射频毛纽扣连接器15将金属地板的金属上腔体5基座同体相连，组成辐射单元与收发组件一体化箱型体的子阵模块滤波天线单元。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

不受相控阵天线单元等间距排布限制。本发明采用集成了滤波功能、馈电转换功能的辐射单元，将辐射电路、馈电转换电路、滤波电路一体化集成设计在多层印制板中，利用金属化过孔的垂直互联方式实现不同电路之间连接，通过在滤波天线辐射单元的转换电路和滤波电路中添加金属化屏蔽孔解决组成阵列的电磁耦合问题，实现了滤波天线单元扩展到有源相控阵天线阵面的应用。不仅可以实现接收单元对发射频率的滤波功能，还以灵活的根据收发组件实际面积排布馈电输入口，不受相控阵天线单元等间距排布的限制。

成本低、功耗小、安全性高。本发明基于子阵扩展技术，按阵面坐标分为多个子阵的发射阵列天线1的发射天线阵面、分为多个子阵的接收阵列天线2的接收天线阵面，采用印刷电路板技术很容易制造相对独立的每个子阵模块，易于实现装配相对简单的大规模阵列集成，可实现天线阵面的小型化、低剖面、低损耗设计和设备模块级测试性和维修性。印制板PCB上的辐射单元用收发组件金属上腔体作为金属地，采用射频毛纽扣连接器实现辐射单元与收发组件高频互联。辐射单元、射频毛纽扣连接器件、收发组件上腔体金属基板，以子阵模块为基本结构，采用半固化片高精度定位在真空热压机中直接一体化成型，通过金属上腔体基座5底部的焊锡槽17以焊接方式实现与收发组件的金属下腔体集成，并以整个收发组件模块的方式装配在有源相控阵系统中进行使用，同时焊锡的拉力使射频毛纽扣连接器15弹性接触收发组件有源电路板实现射频信号传输，与传统方案天线阵面采用SSMP接头，收发组件采用SSMP，通过KK接头连接实现射频信号传输的方式相比，纵向尺寸可以缩减10％左右，减小了连接损耗0.6dB左右。发射天线阵面和接收天线阵面采用由许多辐射单元排成阵列形式构成，凭借其系统结构简单、成本低、功耗小、安全性高。

能够高隔离收发阵列，具有良好滤波特性。本发明采用与金属上腔体5基座等高高阻表面隔离结构3，通过螺装的方式将高阻表面隔离结构放置于收发阵列之间，实现低剖模块化设计，利用金属化屏蔽过孔解决滤波天线辐射单元阵列的电磁耦合，有效地抑制了天线的高频通带，并且减小了通信系统射频前端的尺寸，在不影响全双工相控阵天线的扫描性能情况下，收发阵列的隔离度可以提高20dB，对于全双工有源相控阵天线系统而言，通过滤波天线和高阻表面隔离结构相结合的方式满足隔离度的要求，与传统的单纯的通过滤波器方式相比，可以减少发射和接收阵列的插损0.5dB左右，幅度和相位控制精度高，实现了系统的高效率设计。

附图说明

图1是本发明全双工有源相控阵滤波天线阵面的主视图。

图2是图1的侧视图。

图3是图1子阵模块滤波天线单元的分解示意图。

图4是图3收发组件金属上腔体的仰视图。

图5是图3子阵模块多层印制板的透视分解示意图。

图6是图5多层印制板D03和D04的透视图。

图7是图5多层印制板D01和D02的透视图。

图8是图1高阻表面隔离结构印制板的示意图。

图9是发射阵列天线的YOZ面0゜，30゜，±60゜波束指向扫描时仿真方向图。

图10是接收阵列天线的YOZ面0゜，30゜，±60゜波束指向扫描时仿真方向图。

图11是发射阵列和接收阵列耦合最强单元之间的收发隔离仿真图。

图中：1发射阵列天线，2接收阵列天线，3高阻表面隔离结构，4辐射单元多层印制板，5收发组件金属上腔体，6高阻表面隔离结构，7隔离条金属基，8辐射单元金属贴片，9高阻表面表层金属贴片，10辐射电路，11馈电转换电路，12滤波电路，13金属化过孔的垂直互联结构，14规则金属化屏蔽过孔结构，15射频毛纽扣连接器，16辐射金属贴片馈电点，17子阵金属腔体底部的焊锡槽，18高阻表面隔离结构垂直的导电过孔，19带状传输线，20并联的开路枝节传输线，21无规则金属化屏蔽过孔结构。

具体实施方式

参阅图1-图4。在以下描述的一个最佳实施例中，一种全双工有源相控阵滤波天线阵面，包括，基于子阵扩展技术，按阵面坐标分为多个子阵的发射阵列天线1、分为多个子阵的接收阵列天线2和高阻表面隔离结构3。发射阵列天线1的发射天线阵面和接收阵列天线2的接收天线阵面由许多排成阵列形式的辐射单元构成；一体化集成了辐射电路10、馈电转换电路11和滤波电路12的多层印制板4，利用金属化过孔的垂直互联结构13实现不同电路之间的连接，并以收发组件的金属上腔体5作为金属地，通过射频毛纽扣连接器15将金属地板的金属上腔体5基座同体相连，组成辐射单元与收发组件一体化箱型体的子阵模块滤波天线单元；每个子阵模块滤波天线单元上的辐射单元采用多个金属贴片8排列组成点阵贴片层，输入馈电采用射频毛纽扣连接器15作为辐射单元的输入馈电，形成以触点方式的射频对外接口，通过金属化过孔垂直互联结构进入到滤波电路层，射频信号以触点方式进入底层印制板，实现收发组件互联的高频传输；高阻表面隔离结构3保持其表层金属贴片9与辐射单元金属贴片8处于同一平面，隔离在发射阵列天线1与接收阵列天线2之间，通过子阵模块扩展形成最终的发射阵列和接收阵列。

参阅图3-图4。多层印制板4包括依次层叠在一起的滤波电路层D01、滤波电路层D02，馈电转换电路层D03、馈电转换电路层D04和辐射电路层D05。多层印制板4以子阵模块为基本单元采用5层印制板，分别将辐射电路10、馈电转换电路11、滤波电路12一体化集成在多层印制板4的滤波电路层D01-辐射电路层D05之间。多层印制板4以收发组件的金属上腔体5作为金属地，将多层印制板4、射频毛纽扣连接器15、金属上腔体基座在真空热压机中层压，成型为辐射单元与收发组件金属上腔一体化的子阵模块；子阵模块以收发组件金属上腔体基座5为承载地板，以具有弹性触点的射频毛纽扣连接器15为对外射频信号接口，以半固化片和多层介质板的混合材料作为介质基板的滤波天线阵列。

整个子阵模块通过金属上腔体基座5底部的焊锡槽17以焊接方式实现与收发组件的金属下腔体集成，并以整个收发组件模块的方式装配在有源相控阵系统中进行使用，同时焊锡的拉力使射频毛纽扣连接器15弹性接触收发组件有源电路板实现射频信号传输，简化了传统的天线阵面模块采用SSMP接头，收发组件模块采用SSMP接头，通过KK接头实现射频信号传输的连接方式。

参阅图5-图7。多层印制板4将采用单点馈电的矩形金属贴片8基本结构的辐射电路10集成在印制板层的辐射电路层D05上，将馈电转换电路11集成在馈电转换电路层D03上，将滤波电路12集成在印制板层D02、D01上，组成可等效为串联LC电路的开路枝节传输线20构成的滤波电路单元，滤波电路单元在谐振频率附近可以抑制阻带频率射频信号的传输，滤波电路层D02、D01印制板层上在射频信号传输路径中通过并联多级的开路枝节传输线20实现对阻带频率射频信号的滤波。每个子阵模块单元通过调整矩形金属贴片8的馈电点16的位置激励出具有圆极化的高次模，分别实现接收单元的左旋圆极化(馈电点的位置左下方偏置)和发射单元的右旋圆极化(馈电点的位置右下方偏置)；馈电转换电路层D03、馈电转换电路层D04这两层印制板采用常规带状传输线19按常规的射频传输线走线方式，实现滤波器电路输出点到辐射电路馈电点位置的转换功能。

参阅图5-图7。子阵模块多层印制板4的阵列电路以2×2单元电路为基本架构，通过简单扩展实现子阵模块的天线阵列电路设计，其中，2×2辐射单元电路中单个金属贴片8单元采用90゜旋转布阵，提高阵列辐射电路的圆极化轴比，转换电路和滤波电路单元采用镜像布阵，单元之间通过共用规则金属化屏蔽过孔结构14实现单元组成阵列的电磁屏蔽，并在滤波电路中添加无规则的金属化过孔结构21，避免单元组成阵列过程中形成腔体谐振。

参阅图8。高阻表面隔离结构2采用与金属上腔体5等高的单层印制板，通过真空热压机将金属基隔离条7层压在高阻表面隔离结构2上，形成按二维网格排列的矩形金属贴片6，并保持其表层金属贴片9与辐射单元金属贴片8处于同一平面，实现低剖的高阻表面隔离结构2，所构成的高阻表层金属贴片9通过垂直的导电过孔18与下面的导体面直接相连，可以简化为并联的LC谐振电路，在谐振频率附近，高阻电磁表面像滤波器一样阻止电流在导体面上的流动，抑制表面波的传播，形成表面波的频率带隙，以螺装的方式将高阻表面隔离结构2放置于收发阵列之间，阻止发射阵列单元中的发射频率有用信号和接收频率噪声信号耦合到接收阵列单元中，实现接收阵列对发射阵列射频信号的滤波。

在本实施例中，发射天线阵列规模为336阵元，发射阵列按照20×20矩形布阵，四个顶角分别切角4×4阵列，每个子阵模块包含16个辐射单元(4×4阵列)，共21个子阵构成，工作频率为25.5GHz，右旋圆极化；接收天线阵列的规模为128阵元，接收阵列按照8×16矩形布阵，每个子阵模块包含16个辐射单元(4×4阵列)，共8个子阵构成，工作频率为23.5GHz，左旋圆极化。

发射单元的射频信号以射频毛纽扣连接器15弹性接触方式输入到底层印制板，通过类同轴方式的金属化过孔垂直互联结构进入到滤波电路层D01和D02，经过可等效为串联LC电路的三级开路枝节线滤波器电路滤除接收频率的射频信号，以类同轴方式的金属化过孔13的垂直互联结构进入到馈电转换电路层D03和D04，在馈电转换电路11中采用普通的带状线方式通过直线走线的方式实现滤波器电路输出点到辐射电路馈电点位置的转换，经过馈电转换电路11以金属化过孔13的垂直互联结构进入到辐射电路层D05，最终通过金属贴片8辐射出去。接收单元电路与发射单元电路相比，基本结构相似，功能略有差异，射频信号传输路径从辐射电路层D05进入到滤波电路层D01输出，经过可等效为串联LC电路的三级开路枝节线滤波器电路滤除发射频率的射频信号。

为了满足波束扫描范围±60°，发射天线阵列和接收天线阵列单元间距都为6mm，以子阵模块为基本单元，将辐射电路10、馈电转换电路11、滤波电路12一体化集成在5层印制板。在真空热压机中层压将多层印制板4、射频毛纽扣连接器15、金属上腔体6一体化成型，形成以收发组件金属上腔体基座5为承载地板，以具有弹性触点的射频毛纽扣连接器15为对外射频信号接口，以半固化片和多层介质板的混合材料作为介质基板的滤波天线阵列。通过子阵模块扩展形成最终的发射阵列和接收阵列。

辐射单元与收发组件金属上腔一体化成型过程如下：第一步，天线印制板选用常规的介质板，采用Rogers3003介质板，辐射电路厚度20mil(0.508mm)，馈电转换电路20mil(0.508mm)，滤波电路10mil(0.254mm)，选用合适的半固化片厚度，并按照实际加工模型进行建模设计和制造；第二步，将两层滤波电路和两层转换电路采用250℃的半固化片在真空热压机中层压，实现双层滤波电路和双层转换电路；第三步，将双层滤波电路和双层转换电路采用230℃的半固化片在真空热压机中层压，并加工四的金属过孔，实现四层滤波和转换电路；第四步，将四层滤波和转换电路采用180℃的半固化片在真空热压机中层压，最终形成5层辐射单元印制板，实现辐射单元一体化集成。根据收发电路的情况选用常规的金属上腔体，采用铝基腔体，厚度5mm，选用合适的半固化片厚度，并按照实际加工模型进行建模设计和制造；将射频毛纽扣组装在铝基金属腔体中，实现射频毛纽扣和铝基金属腔体一体化成型；将5层辐射单元印制板与一体化成型的射频毛纽扣和铝基金属腔体采用150℃的半固化片在真空热压机中层压，实现天线阵面、射频毛纽扣、收发组件的金属上腔一体化成型。

发射阵列和接收阵列间距16mm，中间放置高阻表面隔离结构，所构成的高阻表层由8×96个金属贴片构成，高阻表面隔离结构可等效为8×96个并联的LC谐振电路，阻止发射阵列单元中的25.5GHz有用信号和23.5GHz噪声信号耦合到接收阵列单元中，实现接收阵列对发射阵列射频信号的滤波。

参阅图9-图11。图9和图10分别给出了该全双工有源相控阵滤波天线阵面发射阵列和接收阵列YOZ面0゜，±30゜，±60゜波束指向扫描时仿真方向图，其中，横坐标表示YOZ面Theta角度，纵坐标表示天线的无源增益。在波束指向法向0゜时，发射阵列的无源增益为29.9dBi，接收阵列的无源增益为24.7dBi；随着扫描角度增加，发射阵列和接收阵列的无源增益不断下降，在±60°扫描范围内，发射阵列的无源增益为≥25.8dBi，发射阵列的无源增益为≥20.8dBi。图11给出了发射阵列和接收阵列耦合最强单元之间的收发隔离仿真图，其中，横坐标表示频率，纵坐标耦合系数S₂₁。在发射频率25.5GHz，发射阵列单元到接收阵列单元的耦合系数S₂₁＝-51.5dB，在接收频率23.5GHz，发射阵列单元到接收阵列单元的耦合系数S₂₁＝-52.0dB，即收发阵列之间发射天线单元到接收天线单元隔离度≥-50dB。该全双工有源相控阵天线，在实际测试中±60°扫描范围内发射阵列EIRP≥42dBW，接收阵列G/T≥-12dB/K，收发隔离度满足系统正常工作条件。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种全双工有源相控阵滤波天线阵面，包括，基于子阵扩展技术，按阵面坐标分为多个子阵的发射阵列天线(1)、多个子阵的接收阵列天线(2)和高阻表面隔离结构(3)，其特征在于：发射阵列天线(1)的发射天线阵面和接收阵列天线(2)的接收天线阵面由许多排成阵列形式的辐射单元构成；一体化集成了辐射电路(10)、馈电转换电路(11)和滤波电路(12)的多层印制板(4)，利用金属化过孔的垂直互联结构(13)实现不同电路之间的连接，并以收发组件的金属上腔体(5)作为金属地，通过射频毛纽扣连接器(15)将金属地板的金属上腔体(5)基座同体相连，组成辐射单元与收发组件一体化箱型体的子阵模块滤波天线单元。

2.如权利要求1所述的全双工有源相控阵滤波天线阵面，其特征在于：每个子阵模块滤波天线单元上的辐射单元采用多个金属贴片(8)排列组成点阵贴片层，输入馈电采用射频毛纽扣连接器(15)作为辐射单元的输入馈电，形成以触点方式的射频对外接口，通过金属化过孔垂直互联结构进入到滤波电路层，射频信号以触点方式进入底层印制板，实现收发组件互联的高频传输。

3.如权利要求3所述的全双工有源相控阵滤波天线阵面，其特征在于：高阻表面隔离结构(3)保持其表层金属贴片(9)与辐射单元金属贴片(8)处于同一平面，隔离在发射阵列天线(1)与接收阵列天线(2)之间，通过子阵模块扩展形成最终的发射阵列和接收阵列。

4.如权利要求1所述的全双工有源相控阵滤波天线阵面，其特征在于：多层印制板(4)包括依次层叠在一起的滤波电路层D01、滤波电路层D02，馈电转换电路层D03、馈电转换电路层D04和辐射电路层D05。

5.如权利要求1所述的全双工有源相控阵滤波天线阵面，其特征在于：多层印制板(4)以子阵模块为基本单元采用(5)层印制板，分别将辐射电路(10)、馈电转换电路(11)、滤波电路(12)一体化集成在多层印制板(4)的滤波电路层D01-辐射电路层D05之间。

6.如权利要求1所述的全双工有源相控阵滤波天线阵面，其特征在于：多层印制板(4)以收发组件的金属上腔体(5)作为金属地，与射频毛纽扣连接器(15)和金属上腔体基座在真空热压机中层压，成型为辐射单元与收发组件金属上腔一体化的子阵模块；子阵模块以收发组件金属上腔体基座(5)为承载地板，以具有弹性触点的射频毛纽扣连接器(15)为对外射频信号接口，以半固化片和多层介质板的混合材料作为介质基板的滤波天线阵列。

7.如权利要求1所述的全双工有源相控阵滤波天线阵面，其特征在于：整个子阵模块通过金属上腔体基座(5)底部的焊锡槽(17)以焊接方式实现与收发组件的金属下腔体集成，并以整个收发组件模块的方式装配在有源相控阵系统中进行使用，同时焊锡的拉力使射频毛纽扣连接器(15)弹性接触收发组件有源电路板实现射频信号传输，简化了传统的天线阵面模块采用SSMP接头，收发组件模块采用SSMP接头，通过KK接头实现射频信号传输的连接方式。

8.如权利要求5所述的全双工有源相控阵滤波天线阵面，其特征在于：多层印制板(4)将采用单点馈电的矩形金属贴片(8)基本结构的辐射电路(10)集成在印制板层的辐射电路层D05上，将馈电转换电路(11)集成在馈电转换电路层D03上，将滤波电路(12)集成在印制板层D02、D01上，组成可等效为串联LC电路的开路枝节传输线(20)构成的滤波电路单元，滤波电路单元在谐振频率附近抑制阻带频率射频信号的传输，滤波电路层D02、D01印制板层上在射频信号传输路径中通过并联多级的开路枝节传输线(20)实现对阻带频率射频信号的滤波。

9.如权利要求1所述的全双工有源相控阵滤波天线阵面，其特征在于：多层印制板(4)的阵列电路以2×2单元电路为基本架构，其中，2×2辐射单元电路中的单个金属贴片(8)单元采用90゜旋转布阵，提高阵列辐射电路的圆极化轴比，转换电路和滤波电路单元采用镜像布阵，单元之间通过共用规则金属化屏蔽过孔结构(14)实现单元组成阵列的电磁屏蔽，并在滤波电路中添加无规则的金属化过孔结构(21)，避免单元组成阵列过程中形成腔体谐振。

10.如权利要求1所述的全双工有源相控阵滤波天线阵面，其特征在于：高阻表面隔离结构(2)采用与金属上腔体(5)等高的单层印制板，通过真空热压机将金属基隔离条(7)层压在高阻表面隔离结构(2)上，形成按二维网格排列的矩形金属贴片(6)，并保持其表层金属贴片(9)与辐射单元金属贴片(8)处于同一平面，实现低剖的高阻表面隔离结构(2)，所构成的高阻表层金属贴片(9)通过垂直的导电过孔(18)与下面的导体面直接相连，简化为并联的LC谐振电路，在谐振频率附近，高阻电磁表面像滤波器一样阻止电流在导体面上的流动，抑制表面波的传播，形成表面波的频率带隙，以螺装的方式将高阻表面隔离结构(2)放置于收发阵列之间，阻止发射阵列单元中的发射频率有用信号和接收频率噪声信号耦合到接收阵列单元中，实现接收阵列对发射阵列射频信号的滤波。