CN218731709U - 一种c波段雷达天线的微带和差器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种C波段雷达天线的微带和差器，涉及相控阵雷达天线系统技术领域，包括第一单元耦合器、第二单元耦合器、第三单元耦合器以及功分器，第一单元耦合器的差口输出端以及第二单元耦合器的差口输出端分别与功分器的两输入端相连，第一单元耦合器的和口输出端以及第二单元耦合器的和口输出端分别与第三单元耦合器的两输入端相连。本实用新型的有益效果是，利用微带环形耦合器能做到该频段很小的尺寸，通过阻抗匹配阶梯，和主要线路75ohm匹配的手段减少线宽和容易走线。同时，阻抗匹配阶梯的存在也便于同轴馈电，方便外接使用和测试。

Description

一种C波段雷达天线的微带和差器

技术领域

本实用新型涉及相控阵雷达天线系统技术领域，尤其涉及一种C波段雷达天线的微带和差器。

背景技术

在相控阵天线阵列中，和差网络起着关键作用，和差网络能够同时将两路或四路信号进行相加和相减，并输出和差信号。和差网络的带宽、幅相一致性以及和差端口隔高度等直接影响了天线的性能，如测角测距的精度等。

环形耦合器作为一款重要的微波无源器件，人们对具有滤波特性的宽频带环形耦合器的研究也越来越引起人们的关注，因此改进传统结构和进行技术创新显得尤其重要。在现代通信系统中常用的环形耦合器往往都是窄带的，当需要宽带环形耦合器时，传统的做法是将单个窄带环形耦合器进行多节级联以实现宽频带的特性，或者是在环形耦合器的四个端口处级联多节四分之一波长阻抗匹配变换节的形式来实现电路的宽频特性，这种方式结构复杂，尺寸大，相邻通道之间有隔离度差问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种C波段雷达天线的微带和差器，本实用新型利用微带环形耦合器极大程度上尺寸能做到该频段很小的尺寸，通过阻抗匹配阶梯，和主要线路75ohm匹配的手段减少线宽和容易走线。同时，阻抗匹配阶梯的存在也便于同轴馈电，方便外接使用和测试。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种C波段雷达天线的微带和差器，包括第一单元耦合器、第二单元耦合器、第三单元耦合器以及功分器，第一单元耦合器的差口输出端以及第二单元耦合器的差口输出端分别与功分器的两输入端相连，第一单元耦合器的和口输出端以及第二单元耦合器的和口输出端分别与第三单元耦合器的两输入端相连。这种方式设计简单，不用重复设计，功分器阻抗匹配性能好，不需要额外多一个单元耦合器，不用必要的接头。

作为上述技术方案的进一步描述：第一单元耦合器、第二单元耦合器、第三单元耦合器以及功分器均设置在PCB板上。

作为上述技术方案的进一步描述：功分器中部设有金属匹配圆柱。

作为上述技术方案的进一步描述：第一单元耦合器、第二单元耦合器以及第三单元耦合器的中部均安装有金属匹配圆柱。

作为上述技术方案的进一步描述：第一单元耦合器、第二单元耦合器以及第三单元耦合器均为微带环形耦合器。

作为上述技术方案的进一步描述：第一单元耦合器的两输入端、第二单元耦合器的两输入端以及第三单元耦合器的和口输出端和差口输出端均设有渐变式阻抗变换器。

本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型利用微带环形耦合器极大程度上尺寸能做到该频段很小的尺寸，通过阻抗匹配阶梯，和主要线路75ohm匹配的手段减少线宽和容易走线，同时，阻抗匹配阶梯的存在也便于同轴馈电，方便外接使用和测试。

附图说明

图1为现有环形电桥示意图；

图2为本实用新型单元耦合器示意图；

图3为本实用新型整体示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

环形电桥是微波电路基本元器件之一，能将2路信号进行等功率或不等功率的迭加和相减，并同时输出，该功能是设计平面和差网络的基础。

现有环形电桥如图1所示。其中，3-1口、1-2口、2-4口间的长度为中心波长的1/4，3-4口间的长度为中心波长的3/4。当信号由1输入时，分上、下两路传输，到达4臂时,它们间的相位差为180°，故互相抵消，因此当1是输入臂时，4是隔离譬。传统环形电桥因为具有较强的色散效应，考虑到幅度和相位的不平衡度，所以由其构建的和差网络工作带宽只有15％左右。

如图2所示，由于使用要求尺寸，若用波导和差器来做，则尺寸很大，从而重量大，当天线雷达整体结构比较小时，采用波导和差器会加大内部空间尺寸以及整体重量。本实用新型采用微带环形耦合器便能很好改善这些问题，主要针对于带宽小的使用频段。板材选用FR4，介电常数4.4，使用频率也能满足低频要求。4.4的介电常数，可以让微带线比低介电常数的板材宽度更小，便于走线。由与低频线宽太宽，普通耦合器输入选用50ohm的输入匹配阻抗，本方案改用为75ohm输入阻抗，这样可以让结构更小，走线更容易方便。

为了调节单元环形耦合器的电气性能，通常通过调整个环尺寸来改善。利用HFSS中参数优化功能，调节环的尺寸，考虑到各个端口驻波比原因，本实用新型可以在圆环中间加入调节金属匹配圆柱的尺寸来改善驻波和隔离度。

如图3所示，本实用新型提供一种C波段雷达天线的微带和差器，包括第一单元耦合器、第二单元耦合器、第三单元耦合器以及功分器，第一单元耦合器的差口输出端以及第二单元耦合器的差口输出端分别与功分器的两输入端相连，第一单元耦合器的和口输出端以及第二单元耦合器的和口输出端分别与第三单元耦合器的两输入端相连。即通过三个单元耦合器结构合成一个四输入端口的和差器：分别为输入端口一5，输入端口二6，输入端口三7，输入端口四8；可合成两个差口：分别为差口一9，差口二10；以及一个和口11。和口11的输入端采用威尔金森功分器来合成和路口，同样加入金属匹配圆柱来进行，阻抗匹配和驻波调节。微带线转弯处采用倒角形式，便于电磁波传播，优化驻波比。四输入端口、两个差口以及一个和口均采用阻抗匹配阶梯形，便于同轴馈电，方便外接使用和测试。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种C波段雷达天线的微带和差器，其特征在于：包括第一单元耦合器、第二单元耦合器、第三单元耦合器以及功分器，第一单元耦合器的差口输出端以及第二单元耦合器的差口输出端分别与功分器的两输入端相连，第一单元耦合器的和口输出端以及第二单元耦合器的和口输出端分别与第三单元耦合器的两输入端相连。

2.根据权利要求1所述的一种C波段雷达天线的微带和差器，其特征在于：第一单元耦合器、第二单元耦合器、第三单元耦合器以及功分器均设置在PCB板上。

3.根据权利要求1所述的一种C波段雷达天线的微带和差器，其特征在于：功分器中部设有金属匹配圆柱。

4.根据权利要求1所述的一种C波段雷达天线的微带和差器，其特征在于：第一单元耦合器、第二单元耦合器以及第三单元耦合器的中部均安装有金属匹配圆柱。

5.根据权利要求1所述的一种C波段雷达天线的微带和差器，其特征在于：第一单元耦合器、第二单元耦合器以及第三单元耦合器均为微带环形耦合器。

6.根据权利要求1所述的一种C波段雷达天线的微带和差器，其特征在于：第一单元耦合器的两输入端、第二单元耦合器的两输入端以及第三单元耦合器的和口输出端和差口输出端均设有渐变式阻抗变换器。

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