CN205752559U - 一种用于单脉冲天线的和差比较器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于单脉冲天线技术领域，公开了一种用于单脉冲天线的和差比较器。该和差比较器包括外壳，所述外壳内设置有两个波导魔T、两个波导电桥和两个移相器；所述外壳的前侧壁、后侧壁前后对称设置有前输出口、后输出口，所述外壳的左侧壁、右侧壁左右对称设置有左第一输入口、左第二输入口、右第一输入口、右第二输入口，所述外壳的上顶部设置有上第一输出口和上第二输出口；所述两个波导魔T前后对称设置在外壳内，所述两个波导电桥左右对称设置在两个波导魔T的两侧，所述两个移相器左右对称设置在两个波导电桥的外侧。该和差比较器具有结构紧凑、体积小、低剖面等优点；而且其电气性能得到进一步改善，适用范围宽。

Description

一种用于单脉冲天线的和差比较器

技术领域

本实用新型属于单脉冲天线技术领域，特别涉及一种用于单脉冲天线的和差比较器。

背景技术

单脉冲和差器的功能是将波束收到的回波信号作加减处理，获得目标的全部角误差信息。

目前，一般形式单脉冲和差器通常采用N个波导魔T组成，这种结构形式的和差器端口回波损耗、零深、隔离、插损和端口一致性等性能指标较好，但呈现立体形式，结构不紧凑，体积较大，不利于多频率、多极化集成，不利于天线一体化设计。在波导和差器基本模型的基础上使用折叠魔T结构可以进一步减小体积，但结构体积仍然较大。

除此之外，波导形式的和差比较器，还可以单独采用4个波导耦合电桥组合实现，在电桥某一输入端外接90°移相器，同时结合波导耦合电桥3dB耦合及90°移相的特性，可以实现和差比较器的功能。但是，在一级电桥与二级电桥级联过程中，需要线路错综排列，相对基本形式的规则波导魔T或者采用折叠形式的魔T剖面有所下降，但体积仍然较大。

为了减小和差比较器的体积，以功分器和反相网络为基本单元，通过空气桥背接得到等效的180°耦合器，4个这样的180°耦合器拓扑组合实现了超宽带的和差比较器。但是平面形式的和差比较器普遍采用微带或者带状线形式，插损、驻波等性能较差，适用范围较窄。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于单脉冲天线的和差比较器，该和差比较器具有结构紧凑、体积小、低剖面等优点；而且其电气性能得到进一步改善，适用范围宽。

为达到以上目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现。

一种用于单脉冲天线的和差比较器，其特征在于：包括外壳，所述外壳内设置有两个波导魔T、两个波导电桥和两个移相器；其中，所述两个波导魔T前后对称设置，所述两个波导电桥左右对称设置在两个波导魔T的两侧，所述两个移相器左右对称分别设置在两个波导电桥的外侧；

所述左右两个移相器的输入端分别对应连接左第一输入口和右第一输入口，所述两个移相器的输出端对应连接两个波导电桥的第一输入端，所述两个波导电桥的第二输入端对应连接左第二输入口和右第二输入口，所述两个波导电桥的差端口对应接入同一个波导魔T的两个平衡臂输入端，所述两个波导电桥的和端口对应接入另一个波导魔T的两个平衡臂输入端；所述两个波导魔T的两个H臂和端口分别连接前输出口和后输出口，所述两个波导魔T的两个E臂差端口分别连接上第一输出口和上第二输出口。

上述技术方案的特点和进一步改进：

进一步的，所述前输出口为方位差支路输出端口，所述后输出口为和支路输出端口，所述上第一输出口为匹配负载端口，所述上第二输出口为俯仰差支路输出端口；所述连接波导电桥的差端口的波导魔T的H臂和端口连接所述后输出口，其E臂差端口连接所述前输出口；所述连接波导电桥的和端口的波导魔T的H臂和端口连接所述上第一输出口，其E臂差端口连接所述上第二输出口。

进一步的，所述前输出口、后输出口前后对应且相对称设置在外壳的前侧壁、后侧壁；所述左第一输入口、左第二输入口设置在外壳的左侧壁，相对应的，所述右第一输入口、右第二输入口对称设置在右侧壁；所述上第一输出口和上第二输出口设置在外壳的顶部。

进一步的，所述外壳设置为长方体，所述外壳的前侧面和后侧面对称设置有突出于前侧面和后侧面的长方体形的前壳体和后壳体，所述外壳的上顶面设置有突出于上顶面的上壳体，所述外壳、上壳体、前壳体和后壳体相互连通形成中空壳体。

进一步的，所述左第一输入口、左第二输入口、右第一输入口、右第二输入口、上第一输出口、上第二输出口、前输出口和后输出口的口径均为19.1mm×5.1mm。

进一步的，所述波导电桥为90°波导电桥，所述移相器为90°移相器。

进一步的，所述移相器采用λ/4传输线。

本实用新型的用于单脉冲天线的和差比较器，采用两个规则波导魔T、两个90°波导电桥和两个90°移相器对称组合的结构形式，同时采用非标波导口径，克服了基本魔T和差比较器体积较大和平面结构形式和差器指标较差的缺点，保留了波导传输线性能指标好的优势，同时具有结构紧凑、体积小、低剖面等优点，

附图说明

图1为本实用新型的一种用于单脉冲天线的和差比较器的立体结构示意图；

图2为本实用新型的一种用于单脉冲天线的和差比较器的原理示意图；

图3为本实用新型的电桥设计计算原理；

图4为本实用新型的和差器设计计算原理；

图中：1、外壳；2、波导魔T；3、波导电桥；4、移相器；5、前输出口；6、左第二输入口；7、左第一输入口；8、上第一输出口；9、上第二输出口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

参照图1、图2，为本实用新型的一种用于单脉冲天线的和差比较器的立体结构示意图；该和差比较器包括外壳1，外壳1内设置有两个波导魔T2、两个波导电桥3和两个移相器4。本实施例中，移相器4采用λ/4传输线实现，结构简单、成本低。采用本实用新型的波导形式传输线比平面结构微带线或者带状线传输损耗小。

外壳1的前侧壁、后侧壁前后对称设置有前输出口5、后输出口，外壳1的左侧壁、右侧壁左右对称设置有左第一输入口6、左第二输入口7、右第一输入口、右第二输入口，外壳1的上顶部设置有上第一输出口8和上第二输出口9。本实施例中，左第一输入口6、左第二输入口7、右第一输入口、右第二输入口、上第一输出口8、上第二输出口9、前输出口5和后输出口的口径均为19.1mm×5.1mm，为非标口径，是标准BJ120波导(19.050mm×9.525mm)高度的53.5％，有效降低和差比较器的剖面高度。

两个波导魔T2前后对称设置，两个波导电桥3左右对称设置在两个波导魔T2的两侧，两个移相器4左右对称设置在两个波导电桥3的外侧。波导电桥3、波导魔T2和移相器4衔接紧凑，且扩展排布方向为水平面，进一步确保了和差比较器的低剖面特性。

左右两个移相器4的输入端分别对应连接左第一输入口7和右第一输入口，两个移相器4的输出端对应连接两个波导电桥3的第一输入端，两个波导电桥3的第二输入端对应连接左第二输入口6和右第二输入口，两个波导电桥3的差端口对应接入同一个波导魔T2的两个平衡臂输入端，两个波导电桥3的和端口对应接入另一个波导魔T2的两个平衡臂输入端；两个波导魔T2的两个H臂和端口分别连接前输出口5和后输出口，两个波导魔T2的两个E臂差端口分别连接上第一输出口8和上第二输出口9。

外壳1设置为长方体，外壳1的前侧面和后侧面对称设置有突出于前侧面和后侧面的长方体形的前壳体和后壳体，外壳的上顶面设置有突出于上顶面的上壳体，外壳、上壳体、前壳体和后壳体相互连通形成中空壳体。

波导电桥3为90°波导电桥，移相器4为90°移相器。

前输出口5为方位差支路输出端口，后输出口为和支路输出端口，上第一输出口8为匹配负载端口，上第二输出口9为俯仰差支路输出端口；连接波导电桥3的差端口的波导魔T2的H臂和端口连接后输出口，其E臂差端口连接前输出口5；连接波导电桥3的和端口的波导魔T2的H臂和端口连接上第一输出口8，其E臂差端口连接上第二输出口9。

如图3所示的本实用新型的电桥设计计算原理：

一个90°波导电桥和一个90°移相器组成一个电桥。

假定：则可得到：

$V_4={\mathrm{Be}}^{-{\mathrm{j\φ}}_2}---\left(2\right),$

单脉冲和差比较器的原理图如图2所示，端口①-④连接天线端口，⑤为和波束输出端口，⑥为俯仰差波束输出端口，⑦为方位差波束输出端口，⑧端口接匹配负载。

如图4所示的本实用新型的和差器设计计算原理；两个电桥对称设置在波导魔T2两侧。

假定：由公式(1)-(4)同理可得：

根据魔T的性质可得到：

V₇＝V₅+V₅₅＝e^-j90°[(V₁+V₂)+(V₁₁+V₂₂)] (7)，

V₈＝V₅-V₅₅＝e^-j90°[(V₁+V₂)-(V₁₁+V₂₂)] (8)，

V₉＝V₆+V₆₆＝[(V₂-V₁)+(V₂₂-V₁₁)]＝[(V₂+V₂₂)-(V₁-V₁₁)] (9)，

结合公式(7)-(9)可得，V₇为和支路输出，V₈为俯仰差支路输出，V₉为方位差支路输出。

下面以四喇叭天线为馈源的单脉冲天线为样本，分析和差比较器的具体实施办法。和差比较器的四个输入端口对应连接四个喇叭天线馈电端口，三个输出端分别接接收机，即信号处理模块。和差比较器四个输入端接收到来自四个喇叭的信号，和波束输出端口输出和波束信息，俯仰差波束输出端口输出目标俯仰角度信息，方位差波束输出端口输出目标方位角度信息。当目标在波束的俯仰或者方位平面内时，若目标在轴向，则端口俯仰差波束输出端口和方位差波束输出端口输出为0，若在平面上下或者左右时，则俯仰差波束输出端口和方位差波束输出端口输出为﹢或者﹣，其符号则确定了目标在俯仰或者方位平面上的偏轴方向，而其大小反映了偏轴的大小。根据俯仰差波束输出端口和方位差波束输出端口输出的信息便可控制电机使天线向减小误差方向转动，直至天线轴对准目标，从而实现跟踪。判定俯仰差波束输出端口和方位差波束输出端口输出正负是通过与和支路输出端口相比较得出的，和支路输出端口还用来测量目标距离并用于发射。

本实用新型的用于单脉冲天线的和差比较器，采用两个规则波导魔T、两个90°波导电桥和两个90°移相器对称组合的结构形式，同时采用非标波导口径，克服了基本魔T和差比较器体积较大和平面结构形式和差器指标较差的缺点，保留了波导传输线性能指标好的优势，同时具有结构紧凑、体积小、低剖面等优点，本实施例中的和差比较器的大小尺寸为：193mm×119mm×60mm。

尽管以上结合附图对本实用新型的实施方案进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在说明书的启示下，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本实用新型保护之列。

Claims (7)

1.一种用于单脉冲天线的和差比较器，其特征在于：包括外壳(1)，所述外壳(1)内设置有两个波导魔T(2)、两个波导电桥(3)和两个移相器(4)；其中，所述两个波导魔T(2)前后对称设置，所述两个波导电桥(3)左右对称设置在两个波导魔T(2)的两侧，所述两个移相器(4)左右对称分别设置在两个波导电桥(3)的外侧；

所述左右两个移相器(4)的输入端分别对应连接左第一输入口(6)和右第一输入口，所述两个移相器(4)的输出端对应连接两个波导电桥(3)的第一输入端，所述两个波导电桥(3)的第二输入端对应连接左第二输入口(7)和右第二输入口，所述两个波导电桥(3)的差端口对应接入同一个波导魔T(2)的两个平衡臂输入端，所述两个波导电桥(3)的和端口对应接入另一个波导魔T(2)的两个平衡臂输入端；所述两个波导魔T(2)的两个H臂和端口分别连接前输出口(5)和后输出口，所述两个波导魔T(2)的两个E臂差端口分别连接上第一输出口(8)和上第二输出口(9)。

2.如权利要求1所述的一种用于单脉冲天线的和差比较器，其特征在于：所述前输出口(5)为方位差支路输出端口，所述后输出口为和支路输出端口，所述上第一输出口(8)为匹配负载端口，所述上第二输出口(9)为俯仰差支路输出端口；所述连接波导电桥(3)的差端口的波导魔T(2)的H臂和端口连接所述后输出口，其E臂差端口连接所述前输出口(5)；所述连接波导电桥(3)的和端口的波导魔T(2)的H臂和端口连接所述上第一输出口(8)，其E臂差端口连接所述上第二输出口(9)。

3.如权利要求2所述的一种用于单脉冲天线的和差比较器，其特征在于：所述前输出口(5)、后输出口前后对应且相对称设置在外壳(1)的前 侧壁、后侧壁；所述左第一输入口(6)、左第二输入口(7)设置在外壳(1)的左侧壁，相对应的，所述右第一输入口、右第二输入口对称设置在右侧壁；所述上第一输出口(8)和上第二输出口(9)设置在外壳(1)的顶部。

4.如权利要求1或2或3所述的一种用于单脉冲天线的和差比较器，其特征在于：所述左第一输入口(6)、左第二输入口(7)、右第一输入口、右第二输入口、上第一输出口(8)、上第二输出口(9)、前输出口(5)和后输出口的口径均为19.1mm×5.1mm。

5.如权利要求1或2或3任一项所述的一种用于单脉冲天线的和差比较器，其特征在于：所述外壳(1)设置为长方体，所述外壳(1)的前侧面和后侧面对称设置有突出于前侧面和后侧面的长方体形的前壳体和后壳体，所述外壳的上顶面设置有突出于上顶面的上壳体，所述外壳、上壳体、前壳体和后壳体相互连通形成中空壳体。

6.如权利要求1或2或3所述的一种用于单脉冲天线的和差比较器，其特征在于：所述波导电桥(3)为90°波导电桥，所述移相器(4)为90°移相器。

7.如权利要求1或2或3任一项所述的一种用于单脉冲天线的和差比较器，其特征在于：所述移相器(4)采用λ/4传输线。