CN116315683B - 一种相控阵天线及通讯设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种相控阵天线及通讯设备，属于天线技术领域，其中相控阵天线包括：天线控制模块、工作频段为f1和f2的极化正交的共孔径天线阵列、工作频段为f3的单极化天线阵列、工作频段为f1、f2和f3的辅助天线阵列、接地板、反射板、至少一个双频多波束TR射频组件、至少一个发射T组件、工作频段为f1的第一共孔径天线阵列馈线、工作频段为f2的第二共孔径天线阵列馈线以及工作频段为f3的单极化天线阵列馈线。本发明中共孔径天线阵列用于定向多波束组网通信和遥控遥测接收，单极化天线阵列用于遥控遥测发射，辅助天线阵列，用于相控阵天线的自检，使得相控阵天线尺寸、重量与RCS大幅降低，实现相控阵天线的小型化、轻量化，并提高其平台适装性。

Description

一种相控阵天线及通讯设备

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种相控阵天线及通讯设备。

背景技术

相控阵天线具有波束定向增益高、波束指向易捷变、易同时产生多个赋形波束等优点，是定向多波束组网通信应用场景下的关键设备。同时，相控阵天线作为多通道系统，各通道的接收信号之间存在相位差，可以从中解算出目标的位置信息，因此也特别适合于对目标进行远程遥测遥控。

由于工作频段比的限制（工作频段集中于S/C频段，频段比仅为1.3，属于小频比的情况），无法采用常规的打孔单元/贴片方案或者交织结构实现天线共享孔径，因此实际应用场景中，多采用物理集成的设计方式——即多副独立天线阵列集成到同一个天线结构体，以同时实现上述通信与遥测功能。如，采用水平极化、工作于半双工模式的一副天线阵列进行组网通信；采用垂直极化、工作于全双工模式的两副天线阵列（一副为发射阵列，一副为接收阵列）进行遥测遥控。此外，为了同时对两个不同的目标进行遥控遥测，全双工模式的两副天线阵列还需要具备阵列分裂功能，即收发阵列既可作为全阵使用，也可以分裂成两个子阵使用。

然而，这种物理集成方式存在的问题在于，集成后的天线尺寸、重量及RCS等指标都较大，无法满足集成化、小型化、轻量化的要求，严重制约了相控阵天线的适装性。

发明内容

本发明提供一种相控阵天线及通讯设备，用以解决现有技术中的缺陷，满足了相控阵天线的集成化、小型化、轻量化的要求，提高了相控阵天线的适装性。

本发明提供的一种相控阵天线，包括：天线控制模块、工作频段为f1频段和f2频段的极化正交的共孔径天线阵列、工作频段为f3频段的单极化天线阵列、工作频段为f1频段、f2频段和f3频段的辅助天线阵列、接地板、反射板、至少一个双频多波束TR射频组件、至少一个发射T组件、工作频段为f1频段的第一共孔径天线阵列馈线、工作频段为f2频段的第二共孔径天线阵列馈线以及工作频段为f3频段的单极化天线阵列馈线；

所述共孔径天线阵列设置在所述接地板上，所述接地板设置在所述反射板上；所述单极化天线阵列、所述辅助天线阵列以及所述接地板均设置在所述反射板上的不同区域，并与所述反射板串联连接；

所述双频多波束TR射频组件的前端馈电端口与所述共孔径天线阵列的馈电端口串联连接；所述第一共孔径天线阵列馈线与所述双频多波束TR射频组件的后端射频端口串联连接，用于定向多波束组网通信；所述第二共孔径天线阵列馈线与所述双频多波束TR射频组件的后端射频端口串联连接，用于遥控遥测接收；所述第一共孔径天线阵列馈线与所述第二共孔径天线阵列馈线并联连接；

所述发射T组件的前端馈电端口与所述单极化天线阵列的馈电端口串联连接；所述单极化天线阵列馈线与所述发射T组件的后端射频端口串联连接，用于遥控遥测发射；

所述辅助天线阵列，用于相控阵天线的自检；

所述天线控制模块，用于控制所述双频多波束TR射频组件中的数控移相器和数控衰减器，以及，所述发射T组件中的数控移相器和数控衰减器，以形成所需的波束。

本发明提供的一种相控阵天线，所述共孔径天线阵列为矩形阵列，包括多个共孔径天线单元；每个共孔径天线单元包括共孔径设置的第一水平极化天线单元和第一垂直极化天线单元；其中，所述第一水平极化天线单元的工作频段为f1频段，所述第一垂直极化天线单元的工作频段为f2频段。

本发明提供的一种相控阵天线，所述单极化天线阵列为直线阵列，包括多个第二垂直极化天线单元以及多个屏蔽盒；所述垂直极化天线单元与所述屏蔽盒一一对应安装；所述屏蔽盒与所述垂直极化天线单元，利用固定部件设置在所述反射板上；所述第二垂直极化天线单元的工作频段为f3频段。

本发明提供的一种相控阵天线，所述辅助天线阵列为直线阵列，包括一个第二水平极化天线单元，两个第三垂直极化天线单元；其中，所述第二水平极化天线单元的工作频段为f1频段；两个第三垂直极化天线单元中的一个工作频段为f2频段，另一个工作频段为f3频段。

本发明提供的一种相控阵天线，所述接地板的大小和形状与所述共孔径天线阵列相适应；所述接地板位于所述反射板的下部区域；所述单极化天线阵列位于所述反射板的上部区域；所述辅助天线阵列位于所述反射板的中间区域；其中，所述反射板的上部区域、中间区域以及下部区域是在所述反射板上预先划分的；并且，所述中间区域位于所述上部区域以及下部区域之间。

本发明提供的一种相控阵天线，每个所述双频多波束TR射频组件包括第一数字控制模块和多个射频通道；每个射频通道包括f1频段的第一射频处理电路和f2频段的第二射频处理电路；其中，所述第一射频处理电路用于定向多波束组网通信，所述第二射频处理电路用于遥控遥测接收；所述第一数字控制模块与所述天线控制模块连接，用于控制每个射频通道中的数控移相器和数控衰减器。

本发明提供的一种相控阵天线，每个所述发射T组件包括第二数字控制模块和多个发射通道；每个发射通道包括f3频段的第三射频处理电路；其中，所述第三射频处理电路用于遥控遥测发射；所述第二数字控制模块与所述天线控制模块连接，用于控制每个发射通道中的数控移相器和数控衰减器。

本发明提供的一种相控阵天线，所述第一水平极化天线单元和所述第一垂直极化天线单元均为Vivaldi天线形式；所述第一水平极化天线单元和所述第一垂直极化天线单元，呈十字结构设置在所述接地板上。

本发明提供的一种相控阵天线，所述共孔径天线阵列为均匀矩阵阵列；所述单极化天线阵列为均匀直线阵列；所述辅助天线阵列为均匀直线阵列。

本发明提供的一种相控阵天线，所述接地板为双面覆铜的PCB板。

本发明还提供一种通讯设备，包括上述任一所述的相控阵天线。

本发明提供的相控阵天线及通讯设备，利用极化正交特性，将用于组网通信功能的半双工天线阵列与用于遥控遥测功能的全双工接收阵列进行共孔径设计，同时，将用于遥控遥测功能的全双工发射阵列与前两者物理集成，以构成综合孔径的相控阵天线，使得相控阵天线尺寸、重量与RCS大幅降低，实现相控阵天线的小型化、轻量化，并提高其平台适装性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的相控阵天线的组成示意图；

图2是本发明实施例提供的共孔径天线阵列、接地板以及反射板互连示意图；

图3是本发明实施例提供的单极化天线阵列的安装示意图；

图4是本发明实施例提供的辅助天线阵列的组成示意图；

图5是本发明实施例提供的双频段TR射频组件的组成示意图；

图6是本发明实施例提供的双频多波束TR射频组件与共孔径天线阵列的互连示意图；

图7是本发明实施例提供的发射T组件的组成示意图；

图8是本发明实施例提供的发射T组件与单极化天线阵列的互连示意图；

图9是本发明实施例提供的天线控制模块与TR射频组件和发射T组件的互连示意图；

图10是本发明实施例提供的第一共孔径天线阵列馈线与第二共孔径天线阵列馈线的示意图；

图11是本发明实施例提供的TR射频组件与第一馈线和第二馈线的互连示意图；

图12是本发明实施例提供的单极化天线阵列馈线的示意图。

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，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。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。

需要说明的是，在本发明实施例的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。

下面结合图1-图12描述本发明实施例所提供的相控阵天线。

图1是本发明实施例提供的相控阵天线的组成示意图，该相控阵天线为三频段双极化综合孔径多功能通信相控阵天线，工作频段集中于S波段的高端与C波段的低端，频段比约1.32。如图1所示，所述相控阵天线包括：天线控制模块、工作频段为f1频段和f2频段的极化正交的共孔径天线阵列、工作频段为f3频段的单极化天线阵列、工作频段为f1频段、f2频段和f3频段的辅助天线阵列、接地板、反射板、至少一个双频多波束TR射频组件、至少一个发射T组件、工作频段为f1频段的第一共孔径天线阵列馈线、工作频段为f2频段的第二共孔径天线阵列馈线以及工作频段为f3频段的单极化天线阵列馈线；

所述共孔径天线阵列设置在所述接地板上，所述接地板设置在所述反射板上；所述单极化天线阵列、所述辅助天线阵列以及所述接地板均设置在所述反射板上的不同区域，并与所述反射板串联连接；

所述双频多波束TR射频组件的前端馈电端口与所述共孔径天线阵列的馈电端口串联连接；所述第一共孔径天线阵列馈线与所述双频多波束TR射频组件的后端射频端口串联连接，用于定向多波束组网通信；所述第二共孔径天线阵列馈线与所述双频多波束TR射频组件的后端射频端口串联连接，用于遥控遥测接收；所述第一共孔径天线阵列馈线与所述第二共孔径天线阵列馈线并联连接；

所述发射T组件的前端馈电端口与所述单极化天线阵列的馈电端口串联连接；所述单极化天线阵列馈线与所述发射T组件的后端射频端口串联连接，用于遥控遥测发射；

所述辅助天线阵列，用于相控阵天线的自检；

所述天线控制模块，用于控制所述双频多波束TR射频组件中的数控移相器和数控衰减器，以及，所述发射T组件中的数控移相器和数控衰减器，以形成所需的波束。

可以理解的是，本发明中的共孔径天线阵列用于定向多波束组网通信和遥控遥测接收，单极化天线阵列用于遥控遥测发射，辅助天线阵列，用于相控阵天线的自检，使得相控阵天线尺寸、重量与RCS大幅降低，实现相控阵天线的小型化、轻量化，并提高其平台适装性。

基于上述实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明提供的相控阵天线，所述共孔径天线阵列为矩形阵列，包括多个共孔径天线单元；每个共孔径天线单元包括共孔径设置的第一水平极化天线单元和第一垂直极化天线单元；其中，所述第一水平极化天线单元的工作频段为f1频段，所述第一垂直极化天线单元的工作频段为f2频段。

可选地，所述共孔径天线阵列为均匀矩阵阵列，共包括两部分：一是由第一水平极化天线单元构成的天线阵列，工作频段为f1，实现组网通信时电磁信号的接收与发射；二是由第一垂直极化天线单元构成的天线阵列，工作频段为f2（>f1），实现遥控遥测时电磁信号的接收。

可选地，共孔径天线阵列的阵列规模为8行16列，共计2×8×16=256个天线单元（包括第一水平极化天线单元和第一垂直极化天线单元）。

图2是本发明实施例提供的共孔径天线阵列、接地板以及反射板互连示意图，如图2所示，所述第一水平极化天线单元（即图2中的水平极化天线单元）和所述第一垂直极化天线单元（即图2中的垂直极化天线单元）均为Vivaldi天线形式。其中，第一水平极化天线单元（工作频段f1）在Vivaldi天线的渐变辐射结构处开槽；第一垂直极化天线单元（工作频段f2）在Vivaldi天线的槽线短路端下方开槽。在安装时，第一垂直极化天线单元插入第一水平极化天线单元的槽缝中，构成“十”字型结构，以实现共孔径。此外，第一水平极化天线单元和第一垂直极化天线单元均采用“L”形状固定块，通过紧固螺丝穿过接地板上的通孔，最终拧入反射板上的螺纹孔中实现接地与结构固定。

可选地，接地板为双面覆铜的PCB板，用于改善共孔径天线阵列的接地性能，降低天线单元的驻波。接地板与共孔径天线阵列的连接方式为串联，即共孔径天线阵列通过“L”形状固定块安装在接地板的正面。

基于上述实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明提供的相控阵天线，所述单极化天线阵列为直线阵列，包括多个第二垂直极化天线单元以及多个屏蔽盒；所述垂直极化天线单元与所述屏蔽盒一一对应安装；所述屏蔽盒与所述垂直极化天线单元，利用固定部件设置在所述反射板上；所述第二垂直极化天线单元的工作频段为f3频段。

可选地，单极化天线阵列的阵列规模为1行24列，共计1×24=24个单极化天线单元（第二垂直极化天线单元）。

可选地，所述单极化天线阵列为均匀直线阵列，用于实现遥控遥测时电磁信号的发射。图3是本发明实施例提供的单极化天线阵列的安装示意图，其中，每个单极化天线单元（第二垂直极化天线单元）采用微带印刷偶极子天线形式，馈线为微带线，均采用屏蔽盒封闭起来。单极化天线单元的底部为接地面，与屏蔽盒的底板之间通过螺丝紧固，而在单极化天线单元的顶部加装屏蔽盒盖板，实现对单极化天线单元馈线的屏蔽。屏蔽盒底板和盖板通过法兰固定于安装基板（固定部件）上。

基于上述实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明提供的相控阵天线，所述辅助天线阵列为直线阵列，包括一个第二水平极化天线单元，两个第三垂直极化天线单元；其中，所述第二水平极化天线单元的工作频段为f1频段；两个第三垂直极化天线单元中的一个工作频段为f2频段，另一个工作频段为f3频段。

图4是本发明实施例提供的辅助天线阵列的组成示意图，辅助天线阵列用于整副相控阵天线自检时辐射或接收自检电磁波信号，如图4所示，辅助天线阵列共包括三个天线单元（图4中的辅助天线），采用微带印刷偶极子天线，馈线为微带线并通过屏蔽盒进行屏蔽。屏蔽盒通过法兰安装于反射板的正面中间区域，实现接地和结构固定。每个天线单元馈电处采用SMA插座（该插座穿过反射板与微带馈电端焊接），相应的射频电缆采用SMA插头，两者串联完成“插头——插座”互连，完成电缆的引出。

基于上述实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明提供的相控阵天线，所述接地板的大小和形状与所述共孔径天线阵列相适应；所述接地板位于所述反射板的下部区域；所述单极化天线阵列位于所述反射板的上部区域；所述辅助天线阵列位于所述反射板的中间区域；其中，所述反射板的上部区域、中间区域以及下部区域是在所述反射板上预先划分的；并且，所述中间区域位于所述上部区域以及下部区域之间。

可选的，反射板为经过导电氧化工艺处理的铝制结构件，用于降低三副天线阵列的背瓣。反射板的最上方（上部区域）开有矩形槽缝，单极化天线阵列的所有天线单元通过对应的槽缝伸出反射板，实现信号的辐射。反射板的中间区域布置辅助天线阵列，下部区域布置接地板。辅助天线阵列与反射板、接地板与反射板之间均为串联方式，其中辅助天线阵的三个天线单元的屏蔽盒通过法兰固定于反射板上。接地板的背面直接贴合在反射板的正面下部区域，并通过紧固螺丝固定。

可选的，接地板的大小与共孔径天线阵列的覆盖区域大小形状相同。

基于上述实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明提供的相控阵天线，每个所述双频多波束TR射频组件包括第一数字控制模块和多个射频通道；每个射频通道包括f1频段的第一射频处理电路和f2频段的第二射频处理电路；其中，所述第一射频处理电路用于定向多波束组网通信，所述第二射频处理电路用于遥控遥测接收；所述第一数字控制模块与所述天线控制模块连接，用于控制每个射频通道中的数控移相器和数控衰减器。

第一射频处理电路用于定向多波束组网通信，具备同时多波束接收能力。该第一射频处理电路采用半双工方式，由前端滤波器、环形器、一个发射支路和一个接收支路构成。发射支路主要完成射频信号的功率放大、滤波功能；接收支路主要完成射频信号的滤波、低噪声放大功能。收发支路均采用数控移相器（DP）和数控衰减器（DA）来形成波束，由第一数字控制模块实现对DP、DA的写入控制。其中，接收支路首先通过功率分配器分成多个子接收支路，每个子接收支路均与一组DP、DA串联，各通道相应的子接收支路通过功率合成器进行射频功率合成，最终同时形成多个接收波束。发射支路首先利用功率分配器实现各通道发射射频信号的功率分配，然后通过射频开关切换，与其中一个子接收支路共用一组DP、DA，实现发射波束的形成。各通道对应的发射支路通过功率分配器实现发射射频信号的功率分配。

可选的，对于双频多波束TR射频组件的频段为f2的第二射频处理电路，用于遥控遥测接收，也具备同时多波束接收能力。该第二射频处理电路主要完成射频信号的滤波、低噪声放大功能，包括前端滤波器、一个接收支路。其中，接收支路通过功率分配器分成多个子接收支路，而每个子接收支路均与一组DP、DA相串联构成。最后，各通道对应的子接收支路通过功率合成器进行功率合成。

可选的，双频多波束TR射频组件的第一数字控制模块用于串行控制所有通道中的DP、DA，以便形成相应的波束。对应的控制码由天线控制模块提供。下面结合图5和图6对具体实施例进行说明。

图5是本发明实施例提供的双频段TR射频组件的组成示意图，如图5所示，本实施例提供的双频多波束TR射频组件包括8个通道。其中，第一射频处理电路的接收支路通过1/4功率分配器（1/4功分）分成四个子接收支路，而每个子接收支路均与一组DP、DA相串联，各通道对应的子接收支路通过1/8功率合成器进行功率合成，从而同时形成四个接收波束。类似的，第一射频处理电路的发射支路通过射频开关切换，与其中一个子接收支路共用一组DP、DA，各通道对应的发射支路通过功率分配器实现发射射频信号的功率分配。

第二射频处理电路的接收支路通过1/2功率分配器（1/2功分）分成两个子接收支路，而每个子接收支路均与一组DP、DA相串联构成。最后，各通道对应的子接收支路通过1/8功率合成器进行功率合成，从而同时形成两个接收波束。

图6是本发明实施例提供的双频多波束TR射频组件与共孔径天线阵列的互连示意图，如图6所示，双频多波束TR射频组件与共孔径天线阵列、接地板、反射板的连接方式为串联，即共孔径天线阵列的馈电端口焊接SBMA形式的盲插插座（该插座穿过接地板，直达反射板的背面），而双频多波束TR射频组件的前端馈电端口焊接相应的盲插插头，两者通过“插头——插座”的互连方式完成盲插连接，实现频段f1、f2的射频信号传输。

基于上述实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明提供的相控阵天线，每个所述发射T组件包括第二数字控制模块和多个发射通道；每个发射通道包括f3频段的第三射频处理电路；其中，所述第三射频处理电路用于遥控遥测发射；所述第二数字控制模块与所述天线控制模块连接，用于控制每个发射通道中的数控移相器和数控衰减器。

可选的，工作频段为f3的第三射频处理电路组成，包括一个发射支路，主要完成射频信号的功率放大、滤波。每个发射支路通过功率分配器实现发射射频信号的功率分配，然后与一组DP、DA相串联，实现发射波束形成。数字控制模块用于串行控制所有通道中的DP、DA。下面结合图7和图8对具体实施例进行说明。

图7是本发明实施例提供的发射T组件的组成示意图，如图7所示，本实施例提供的发射T组件包括6个发射通道，每个发射支路与一组DP、DA相串联，各发射通道对应的发射支路通过1/6功率分配器实现发射射频信号的功率分配。

图8是本发明实施例提供的发射T组件与单极化天线阵列的互连示意图，如图8所示，发射T组件的每个通道均焊接SBMA-JYD3盲插插头，而单极化天线阵列的天线馈电处焊接有SBMA-KFD19G盲插插座（该插座固定于屏蔽盒上，与天线单元的微带馈线焊接），通过“插头——插座”的方式完成发射T组件与单极化天线阵列的串联连接，实现射频信号的传输。

基于上述实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明提供的相控阵天线，天线控制模块用于提供双频多波束TR射频组件、发射T组件中的各组DP、DA的控制码，以便形成所需要的波束。天线控制模块首先接收外部设备输入的控制码报文，然后将报文拆包后发送给各双频多波束TR射频组件及发射T组件的数字控制模块。天线控制模块、双频多波束TR射频组件的数字控制模块端口上均焊接有J30J系列的微矩形插座，两者通过低频互连线缆连接。类似的，天线控制模块、发射T组件之间的连接方式也与之相同，均通过低频互连线缆连接。下面结合图9对具体实施例进行说明。

图9是本发明实施例提供的天线控制模块与TR射频组件和发射T组件的互连示意图，如图9所示，天线控制模块用于向16只双频多波束TR射频组件、4只发射T组件中的各组DP、DA提供控制码，以便形成所需要的波束。天线控制模块上共有10个J30J－51ZKWP7－J微矩形插座，其中8个插座采用双插头低频电缆分别与16只双频多波束TR射频组件的数字控制模块端口（该端口上焊接有J30J－25ZKWP7－J微矩形插座）使用双插头线缆对应互连。剩余2个插座也采用双插头低频电缆分别与4只发射T组件的数字控制模块端口（该端口上也焊接有J30J－25ZKWP7－J微矩形插座）对应互连。

基于上述实施例的内容，作为一种可选的实施例，第一共孔径天线阵列馈线用于定向多波束组网通信，由多组Wilkinson功率合成/分配器构成，其工作频段为f1，主要完成射频信号的合成/分配；第二共孔径天线阵列馈线用于遥控遥测接收，由多组Wilkinson功率合成器、射频开关、微带环形电桥构成，工作频段为f2，主要完成射频信号的合成/分配并产生和、差波束。同时，通过射频开关实现阵列分裂功能。

可选地，第一共孔径天线阵列馈线与第二共孔径天线阵列馈线为并联关系，两者在空间上呈“上下”布置，构成一个整体。第一共孔径天线阵列馈线与第二共孔径天线阵列馈线与双频多波束TR射频组件的连接方式为串联，即双频多波束TR射频组件的后端射频端口焊接有两个射频集束插座（分别对应频段f1和频段f2），而第一共孔径天线阵列馈线与第二共孔径天线阵列馈线的前端馈电口均采用smp插头，两者之间采用“Y”型集束电缆互连。下面结合图10和图11对具体实施例进行说明。

图10是本发明实施例提供的第一共孔径天线阵列馈线与第二共孔径天线阵列馈线的示意图，其中，第一馈线表示第一共孔径天线阵列馈线，第二馈线表示第二共孔径天线阵列馈线。如图10所示，上层为第一馈线，共4层，用于定向多波束组网通信，工作频段f1，每层馈线均为一组1/16 Wilkinson功率合成/分配器，完成射频信号的合成/分配。下层为第二馈线，共两层，用于遥控遥测接收，工作频段f2。每层第二馈线由两组1/8 Wilkinson功率合成器、射频开关、微带环形电桥构成，主要完成射频信号的合成/分配并产生和、差波束，同时通过射频开关实现阵列分裂功能。例如，当1/8 Wilkinson功率合成器的端口⑤、⑥通过射频开关分别切换到微带环形电桥的端口①、②时，相应的“和波束输出”与“差波束输出”端口分别输出和、差信号；当1/8Wilkinson功率合成器的端口⑤、⑥通过射频开关分别切换端口③、④时，此时左右子阵分别输出射频信号，完成阵列分裂功能。

图11是本发明实施例提供的TR射频组件与第一馈线和第二馈线的互连示意图，如图11所示，馈线（第一馈线和第二馈线）与双频多波束TR射频组件的连接方式为串联，即双频多波束TR射频组件的后端射频端口焊接有两个射频集束插座，其中频段f1的射频集束插座为4芯，频段f2的射频集束插座为2芯，而第一馈线和第二馈线的前端馈电口均采用smp插头，两者之间采用“Y”型集束电缆串联互连。

基于上述实施例的内容，作为一种可选的实施例，单极化天线阵列馈线用于遥控遥测发射，由多组Wilkinson功率分配器、多组射频开关构成，工作频段f3，主要完成射频信号的分配及阵列分裂功能。单极化天线阵列馈线与发射T组件之间为串联关系，两者采用射频同轴电缆互连。下面参照图12对具体实施例进行说明。

图12是本发明实施例提供的单极化天线阵列馈线的示意图，如图12所示，单极化天线阵列馈线用于遥控遥测发射，由两组Wilkinson功率分配器、多组射频开关构成，工作频段f3，主要完成射频信号的分配及阵列分裂功能。当同时对两个目标控制时，此时使用阵列分裂功能，开关状态如下：开关1：0；开关2：1；开关3：0；开关4：0；仅对目标1控制时，此时使用全阵，开关状态如下：开关1：1；开关3：1；开关4：1；开关5：0；仅对目标2控制时，此时使用全阵，开关状态如下：开关2：0；开关3：1；开关4：1；开关5：1。

本发明还提供一种通讯设备，包括上述任一所述的相控阵天线。

需要注意的是，本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的较为成熟现有技术，如第一共孔径天线阵列馈线、第二共孔径天线阵列馈线、单极化天线阵列馈线、第一射频处理电路、第二射频处理电路以及第三射频处理电路具体结构等。

综上所述，本发明实现了小频比情况下，三个工作频段、两种线极化方式、两种工作体制（全双工/半双工）、多种功能（定向多波束组网通信、遥控遥测）的高效集成设计，满足天线集成化、轻量化的设计要求，极大减轻了相控阵天线的体积、重量，减少了整副阵面的开孔尺寸，降低了RCS指标，大大提高了平台适装性。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种相控阵天线，其特征在于，包括：天线控制模块、工作频段为f1频段和f2频段的极化正交的共孔径天线阵列、工作频段为f3频段的单极化天线阵列、工作频段为f1频段、f2频段和f3频段的辅助天线阵列、接地板、反射板、至少一个双频多波束TR射频组件、至少一个发射T组件、工作频段为f1频段的第一共孔径天线阵列馈线、工作频段为f2频段的第二共孔径天线阵列馈线以及工作频段为f3频段的单极化天线阵列馈线；

所述共孔径天线阵列设置在所述接地板上，所述接地板设置在所述反射板上；所述单极化天线阵列、所述辅助天线阵列以及所述接地板均设置在所述反射板上的不同区域，并与所述反射板串联连接；

所述双频多波束TR射频组件的前端馈电端口与所述共孔径天线阵列的馈电端口串联连接；所述第一共孔径天线阵列馈线与所述双频多波束TR射频组件的后端射频端口串联连接，用于定向多波束组网通信；所述第二共孔径天线阵列馈线与所述双频多波束TR射频组件的后端射频端口串联连接，用于遥控遥测接收；所述第一共孔径天线阵列馈线与所述第二共孔径天线阵列馈线并联连接；

所述发射T组件的前端馈电端口与所述单极化天线阵列的馈电端口串联连接；所述单极化天线阵列馈线与所述发射T组件的后端射频端口串联连接，用于遥控遥测发射；

所述辅助天线阵列，用于相控阵天线的自检；

所述天线控制模块，用于控制所述双频多波束TR射频组件中的数控移相器和数控衰减器，以及，所述发射T组件中的数控移相器和数控衰减器，以形成所需的波束。

2.根据权利要求1所述的相控阵天线，其特征在于，所述共孔径天线阵列为矩形阵列，包括多个共孔径天线单元；

每个共孔径天线单元包括共孔径设置的第一水平极化天线单元和第一垂直极化天线单元；

其中，所述第一水平极化天线单元的工作频段为f1频段，所述第一垂直极化天线单元的工作频段为f2频段。

3.根据权利要求1所述的相控阵天线，其特征在于，所述单极化天线阵列为直线阵列，包括多个第二垂直极化天线单元以及多个屏蔽盒；

所述垂直极化天线单元与所述屏蔽盒一一对应安装；所述屏蔽盒与所述垂直极化天线单元，利用固定部件设置在所述反射板上；

所述第二垂直极化天线单元的工作频段为f3频段。

4.根据权利要求1所述的相控阵天线，其特征在于，所述辅助天线阵列为直线阵列，包括一个第二水平极化天线单元，两个第三垂直极化天线单元；

其中，所述第二水平极化天线单元的工作频段为f1频段；

两个第三垂直极化天线单元中的一个工作频段为f2频段，另一个工作频段为f3频段。

5.根据权利要求1所述的相控阵天线，其特征在于，所述接地板的大小和形状与所述共孔径天线阵列相适应；所述接地板位于所述反射板的下部区域；所述单极化天线阵列位于所述反射板的上部区域；

所述辅助天线阵列位于所述反射板的中间区域；

其中，所述反射板的上部区域、中间区域以及下部区域是在所述反射板上预先划分的；并且，所述中间区域位于所述上部区域以及下部区域之间。

6.根据权利要求1所述的相控阵天线，其特征在于，每个所述双频多波束TR射频组件包括第一数字控制模块和多个射频通道；

每个射频通道包括f1频段的第一射频处理电路和f2频段的第二射频处理电路；其中，所述第一射频处理电路用于定向多波束组网通信，所述第二射频处理电路用于遥控遥测接收；

所述第一数字控制模块与所述天线控制模块连接，用于控制每个射频通道中的数控移相器和数控衰减器。

7.根据权利要求1所述的相控阵天线，其特征在于，每个所述发射T组件包括第二数字控制模块和多个发射通道；

每个发射通道包括f3频段的第三射频处理电路；其中，所述第三射频处理电路用于遥控遥测发射；

所述第二数字控制模块与所述天线控制模块连接，用于控制每个发射通道中的数控移相器和数控衰减器。

8.根据权利要求2所述的相控阵天线，其特征在于，所述第一水平极化天线单元和所述第一垂直极化天线单元均为Vivaldi天线形式；

所述第一水平极化天线单元和所述第一垂直极化天线单元，呈十字结构设置在所述接地板上。

9.根据权利要求1所述的相控阵天线，其特征在于，所述共孔径天线阵列为均匀矩阵阵列；所述单极化天线阵列为均匀直线阵列；所述辅助天线阵列为均匀直线阵列。

10.一种通讯设备，其特征在于，包括上述权利要求1至9中任一项权利要求所述的相控阵天线。