CN111751795A - 一种介质鳍线微带天线监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种介质鳍线微带天线监测装置,包括微带天线阵列及监测网络两部分,其特点是监测网络位于天线单元的间隙处,由介质鳍线、耦合窗等连接组成。所提出的天线监测装置,与天线阵列进行了一体化集成设计,在不额外增加体积、重量前提下,提高了天线单元的隔离度,减小了对天线阵列本身的辐射影响,能全面、准确监控相控阵的幅度、相位,可广泛应用于相控阵雷达天线的监测。

Description

一种介质鳍线微带天线监测装置
技术领域
本发明涉及一种介质鳍线微带天线监测装置,适用于有源相控阵雷达天线的幅相监测。
背景技术
在现代相控阵雷达系统(特别是有源相控阵雷达系统)中,各通道的幅相校正和一致性误差的控制,直接影响数字波束形成的性能以及雷达系统的整体性能,因此,需要对各通道的幅相进行校正以及监测,天线监测装置则在其中扮演着非常重要的角色。
天线监测装置可以分为外监测和内监测两种形式。传统的外监测装置由天线单元和架设支杆构成,通过优化设计确定其位置参数,一般架设在天线阵面前方,仅用于对天线阵面(含T/R组件、天线单元)进行工作状态的监测和故障判定,监测精度不高。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的后端,以获得从发射机到耦合点的幅相数据,监测精度高,其缺点是监测的幅度、相位信息不包含天线单元。针对现有内监测的弱点,有文献提出将小型电磁耦合装置与天线面阵高度集成,如高国明、陈文俊、施扬逸“一种球珊阵列天线监测网络[P]”,首次利用球珊实现对天线阵面的监测和校正,但是其通过调节金属球与天线单元位置来调节耦合量,调节范围有限。又如,丛友记、高国明“一种同层集成射频内监测线的贴片天线[P]”,提出利用微带传输线实现对天线面阵监测,但是微带线传输过程中存在寄生辐射,会影响天线面阵的辐射性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种与天线面阵高度集成、对天线面阵辐射性能影响小的相控阵雷达天线监测装置。
本发明提出的介质鳍线微带天线监测装置,包括天线阵列及监测网络,其中天线阵列为双层微带贴片天线结构,位于第二介质板8及第一介质板1的上表面;监测网络由耦合窗5、鳍线内导体6、鳍线外导体7组成,其中,鳍线外导体7由贯穿第一介质板1、第二介质板8的金属化过孔、位于两排过孔间的第一介质板1上表面铜箔、金属反射板9组成,鳍线内导体6位于第二介质板8的上表面;耦合窗5与天线单元2通过电磁耦合实现监测。
进一步的,所述的监测网络的耦合窗5位于天线单元的H面(磁场线平面),通过调整耦合窗5大小,可以实现与天线单元的耦合系数范围为-45~-30dB。
进一步的,所述的耦合窗5的宽度为0.4mm~1mm。
进一步的,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,并按照矩形阵列结构排列。
进一步的,所述的鳍线外导体7可以在H面提高天线单元的隔离度3dB以上。
进一步的,所述的鳍线外导体两侧金属壁由介质板上打金属化过孔实现。
本发明的优点是:
1)介质鳍线监测网络位于天线阵列单元的间隙处,不额外增加阵列的体积及重量;
2)耦合窗的尺寸小,可以调整实现与天线单元耦合系数小于-30dB,对天线阵列的辐射性能影响较小;
3)鳍线传输线是闭合传输线,传输过程中不会产生寄生辐射,且其外导体能够遏制电磁场沿着天线单元H面方向传播,提高了天线单元间的隔离度。
附图说明
图1为本发明一个实施例的介质鳍线微带天线监测装置的分解结构示意图。
图2为图1实施例的正面示意图。
图3为图1实施例的剖面示意图。
图4为图1实施例的局部放大图。
其中:1-第一介质板;2-微带贴片天线单元;3-微带馈电网络;4-射频同轴连接器;5-耦合窗;6-鳍线内导体;7-鳍线外导体;8-第二介质板;9-金属反射板。
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,介质鳍线微带天线监测装置包括天线阵列及监测网络两个部分,包含第一介质板1、第二介质板8,其中天线阵列为双层微带贴片天线结构,位于第二介质板8及第一介质板1的上表面,由微带贴片天线单元2和微带馈电网络3以及金属反射板9组成,微带馈电网络3与射频同轴连接器4连接,以给微带馈电网络3馈电;监测网络由耦合窗5、鳍线内导体6、鳍线外导体7组成,其中,鳍线外导体7由贯穿第一介质板1、第二介质板8的金属化过孔、位于两排过孔间的第一介质板1上表面铜箔、金属反射板9组成,鳍线内导体6位于第二介质板8的上表面;耦合窗5与天线单元2通过电磁耦合实现监测。
参考图1和图2,监测网络的耦合窗5位于天线单元的H面(磁场线平面),通过调整耦合窗5大小,实现与天线单元的耦合系数范围为-40dB~-35dB。
参考图1至图4,监测网络的耦合窗的宽度为0.6mm。
本实施例的鳍线外导体在H面提高天线单元的隔离度大于3.2dB。鳍线外导体两侧金属壁由介质板上打金属化过孔实现。

Claims (5)

1.一种介质鳍线微带天线监测装置,其特征在于:包括微带天线阵列及监测网络,微带天线阵列为双层微带贴片天线结构,位于第二介质板(8)及第一介质板(1)的上表面,由微带贴片天线单元(2)和微带馈电网络(3)以及金属反射板(9)组成;监测网络包括耦合窗(5)、鳍线内导体(6)、鳍线外导体(7),其中鳍线外导体(7)由贯穿第一介质板(1)、第二介质板(8)的金属化过孔、位于两排过孔间的第一介质板(1)上表面铜箔、金属反射板(9)组成,鳍线内导体(6)位于第二介质板(8)的上表面;耦合窗(5)与天线单元(2)通过电磁耦合实现监测。
2.根据权利要求1所述的一种介质鳍线微带天线监测装置,其特征在于:所述的监测网络的耦合窗(5)位于天线单元的H面,通过调整耦合窗(5)大小,可以实现与天线单元的耦合系数范围为-45dB~-30dB。
3.根据权利要求1或2所述的介质鳍线微带天线监测装置,其特征在于:所述的耦合窗(5)的宽度为0.4mm~1mm。
4.根据权利要求1所述的一种介质鳍线微带天线监测装置,其特征在于:所述的微带贴片天线单元(2)及其馈电网络(3)的个数至少为4个,并按照矩形阵列结构排列。
5.根据权利要求2所述的一种介质鳍线微带天线监测装置,其特征在于:所述的鳍线外导体(7)可以在H面提高天线单元的隔离度3dB以上。
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