CN110380237B - 球珊阵列天线监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种球珊阵列天线监测装置，包括天线阵列及监测网络两部分，由第一、第二、第三介质板组成，其特点是天线阵列位于第一介质板上表面，由微带贴片天线单元、微带馈电网络和金属地连接组成，监测网络由球珊阵列、金属化过孔、带状传输线等连接组成；优点是有效解决了现有天线监测网络不能覆盖从馈线出口至天线单元部分幅相的问题，实现了对数字相控阵雷达天线阵列的高精度监测，可广泛应用于数字相控阵雷达天线的监测。

Description

球珊阵列天线监测装置
技术领域
本发明涉及一种雷达天线监测装置，尤其是用于数字相控阵雷达天线的监测装置。
背景技术
在现代雷达系统中，特别是在数字相控阵雷达系统中，通道的幅相一致性误差直接影响数字波束的形成和目标的测角精度，需要对各通道的幅相一致性误差进行监测校正。因此，在数字相控阵雷达系统中，天线监测装置扮演着重要角色。
天线监测装置可以分为内监测和外监测两种形式。目前，天线内监测一般采用耦合线形式，监测装置与天线阵列的能量耦合点位于天线单元馈线出口处，以获得从发射机到耦合点的幅相数据。这种方式存在的缺点是：监测装置只监测了天线整个通道的馈线部分，未能将天线单元的幅相特性包含在内。外监测装置一般采用外置天线单元的形式，通常需要用支杆架设在天线面阵前方，会形成对天线面阵的遮挡，并且监测的精度不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种不影响天线面阵的辐射性能，且监测精度高的数字相控阵雷达天线监测装置。
本发明的目的是通过如下技术解决方案实现的：
本发明所述的球珊阵列天线监测装置包括天线阵列及监测网络两部分，由第一介质板1、第二介质板8、第三介质板9组成，其中天线阵列为微带贴片天线结构，位于第一介质板1的上表面，由微带贴片天线单元2和微带馈电网络3以及位于第二介质板8上的微带天线金属地10组成，并与固定于第三介质板9上的射频同轴连接器4连接，以给微带馈电网络3馈电。监测网络由球珊阵列5、金属化过孔6、带状传输线7组成，其中带状传输线7位于第二介质板8的下表面，通过位于第一介质板1、第二介质板8上对应的金属化过孔6与球珊5连接，带状传输线上表面金属地与微带贴片天线单元2的金属地10共用，带状传输线下表面金属地为第三介质板9的下表面铜箔11，球珊5与天线单元2通过电磁耦合实现监测。
上述技术方案所述的球珊阵列天线监测装置，其进一步特征是：所述的监测网络的球珊5可以放置于天线单元的E面(电场线平面)或H面(磁场线平面)；当位于天线单元的E面时，与天线单元的耦合系数为-15～-25dB；当位于天线单元H面时，与天线单元的耦合系数小于-25dB。
上述技术方案所述的球珊阵列天线监测装置，其又一特征是：所述的球珊5的直径为0.5mm～0.8mm，金属化过孔6的直径为0.4mm～0.6mm，其上表面留有焊盘与焊球连接；金属化过孔6与带状传输线7连接处为垂直连接，并设置有直径1mm～1.4mm的匹配调节枝节。
上述技术方案所述的球珊阵列天线监测装置，其再一特征是：所述的微带贴片天线单元2及其馈电网络的个数至少为4个，并按照矩形结构排列。
本发明的优点是：由于采用微带贴片天线在介质板上开孔并金属化，在金属化孔顶部制作焊球阵列与金属化孔相连的技术措施，天线电磁信号由焊球耦合并通过金属化孔传输至后端的监测网络带状传输线，有效解决了现有技术的天线监测装置不能覆盖从馈线出口至天线单元部分幅相的问题。同时，由于采用球珊阵列设计，球珊阵列的体积小、对天线阵列的辐射性能影响较小，通过调整球珊球形焊点与被监测天线单元的位置关系，可以有效调节耦合能量的大小，实现对数字相控阵雷达天线阵列单元的高精度监测。又由于在监测网络带状传输线与金属化过孔连接处设置了匹配调节枝节，实现了两者之间信号传输的高精度匹配。
附图说明
图1为本发明一个实施例的球珊阵列天线监测装置的分解结构示意图。
图2为图1的正面示意图。
图3为图1的剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
参考图1至图3，在本实施例中，球珊阵列天线监测装置包括天线阵列及监测网络两个部分，由第一介质板1、第二介质板8、第三介质板9组成，其中，天线阵列为微带贴片天线结构，位于介质板1上表面，由微带贴片天线单元2和微带馈电网络3以及位于第二介质板8上的微带天线的金属地10组成，并与固定于第三介质板9上的射频同轴连接器4连接，以给微带馈电网络3馈电，其中微带贴片天线单元2的个数至少为4个；监测网络由球珊阵列5、金属化过孔6、传输线7组成，带状传输线7位于第二介质板8的下表面，通过位于第一介质板1、第二介质板8上对应的金属化过孔6与球珊5连接，带状传输线上表面金属地与微带贴片天线单元2的金属地10共用，带状传输线下表面金属地为第三介质板9的下表面铜箔11，球珊5与天线单元2通过电磁耦合实现监测。
参考图1和图2，监测网络的球珊5可以放置于图中所示天线单元的E面(电场线平面)或H面(磁场线平面)；位于天线单元E面时，与天线单元的耦合系数为-18dB；位于天线单元H面时，与天线单元的耦合系数为-30dB。
本实施例的带状传输线7通过金属化过孔6与球珊5连接，球珊5的直径为0.8mm，金属化过孔6直径为0.5mm，其上表面留有焊盘与焊球连接。球珊5与天线单元2进行电磁耦合,耦合信号经过金属化过孔6传输至带状传输线7，金属化过孔与带状传输线7垂直连接处设置直径1mm的匹配调节枝节。

Claims (4)

1.球珊阵列天线监测装置，其特征在于：包括天线阵列及监测网络，由第一介质板(1)、第二介质板(8)、第三介质板(9)组成，所述天线阵列为微带贴片天线结构，位于第一介质板(1)的上表面，包括微带贴片天线单元(2)和微带馈电网络(3)以及位于第二介质板(8)上表面的微带天线金属地(10)，并与固定于第三介质板(9)上的射频同轴连接器(4)连接，以给微带馈电网络(3)馈电；所述监测网络包括球珊阵列(5)、金属化过孔(6)、带状传输线(7),其中，球珊阵列(5)位于第一介质板(1)的上表面，每一个BGA球珊与对应的被监测天线单元(2)通过电磁耦合实现监测，通过调整球珊球形焊点与被监测天线单元的位置关系调节耦合能量的大小，带状传输线(7)位于第二介质板(8)的下表面，通过位于第一介质板(1)、第二介质板(8)上对应的金属化过孔(6)与球珊连接，第二介质板(8)上表面金属地与微带贴片天线单元(2)的金属地(10)共用，带状传输线(7)上方金属地为第二介质板(8)上表面金属地(10)、下方金属地为第三介质板(9)的下表面铜箔(11)。
2.根据权利要求1所述的球珊阵列天线监测装置，其特征在于：所述的监测网络的球珊可以放置于天线单元的E面或H面，其中E面为电场线平面，H面为磁场线平面；当位于天线单元的E面时，与天线单元的耦合系数为-15～-25dB；当位于天线单元H面时，与天线单元的耦合系数小于-25dB。
3.根据权利要求1或2所述的球珊阵列天线监测装置，其特征在于：所述的球珊的直径为0.5mm～0.8mm，金属化过孔(6)的直径为0.4mm～0.6mm，其上表面留有焊盘与焊球连接；金属化过孔(6)与带状传输线(7)连接处为垂直连接，并设置有直径1mm～1.4mm的匹配调节枝节。
4.根据权利要求3所述的球珊阵列天线监测装置，其特征在于：所述的微带贴片天线单元(2)及其馈电网络的个数至少为4个，并按照矩形结构排列。
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