CN219917599U - 干扰信号检测定位天线阵列的可重构馈电网络结构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种干扰信号检测定位天线阵列的可重构馈电网络结构，包括：输入端口、四个输出端口、第一相位转换器、第二相位转换器、第三相位转换器、第四相位转换器和第五相位转换器，输出端口通过第一移相器分别与第二移相器输入端和第一相位转换器输入端连接，第一移相器与第二相位转换器的输出端连接，输出信号P1，第一移相器、第二移相器和第三相位转换器连接，输出信号P2，第一相位转换器与第四相位转换器连接，输出信号P3，第一相位转换器、第二移相器和第五相位转换器连接，输出P4信号，通过适当地控制各相位转换器中的PIN二极管状态，天线便可实现+30度、0度和‑30度三种工作状态下的波束方向图切换。

Description

干扰信号检测定位天线阵列的可重构馈电网络结构

技术领域

本申请涉及天线技术领域，尤其涉及一种干扰信号检测定位天线阵列的可重构馈电网络结构。

背景技术

“可重构”技术的本质是通过重新配置天线来获得天线谐振频率、极化模式和辐射方向图中一个甚至多个特征的重构。常见的可重建方法是通过机械调整或电调外部控制改变天线的电流分布，如加载可变电容器、MEMS开关、MESFET开关、PIN二极管等开关元件，控制可调设备改变天线的物理结构，实现不同性能的切换。

随着新材料技术的发展，选择液态金属或相变材料等便携式电磁辐射干扰识别系统阵列天线已成为重构研究的热点，然而电路控制的复杂性不能完成可重构的特点，难以进行可重构馈电网络的灵活配置。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提出了一种干扰信号检测定位天线阵列的可重构馈电网络结构，实现天线阵列的可重构。

根据本申请的一方面，提供了一种干扰信号检测定位天线阵列的可重构馈电网络结构，包括：第一相位转换器、第二相位转换器、第三相位转换器、第四相位转换器和第五相位转换器；

所述第一相位转换器、第二相位转换器和第四相位转换器均包括两个开关，且包括两条四分之一工作波长的微带线LM1和LM3，一条八分之一工作波长的微带线LN和一条八分之三工作长度的微带线LM2，所述微带线LN、所述微带线LM1、所述微带线LM2和所述微带线LM3环形连接，且所述微带线LN和所述微带线LM1的连接点A为输入端，所述微带线LN和所述微带线LM3的连接点B为输出端，所述微带线LM1和所述微带线LM2的连接点C通过开关S1接地，所述微带线LM2和所述微带线LM3的连接点D通过开关S2接地；

所述第三相位转换器和所述第五相位转换器均包括四个开关，且包括四条四分之一工作长度的微带线LN1、LM4、LM5、LM6，所述微带线LN1、所述微带线LM4、所述微带线LM5和所述微带线LM6环形连接，所述微带线LN1和所述微带线LM4的连接A为输入端，所述微带线LN1和所述微带线LM5的连接点B为输出端，所述微带线LM4和所述微带线LM5的连接点C分别通过开关S3接地、通过开关S4接地，所述微带线LM4和所述微带线LM5的连接点D分别通过开关S5接地、通过开关S6接地；

其中，所述可重构馈电网络结构还包括一个输入端口、四个输出端口、第一移相器和2个第二移相器，且所述输出端口通过所述第一移相器分别与所述第二移相器输入端和所述第一相位转换器输入端连接；所述第一移相器与所述第二相位转换器的输出端连接，输出信号P1，所述第一移相器、所述第二移相器和所述第三相位转换器连接，输出信号P2，所述第一相位转换器与所述第四相位转换器连接，输出信号P3，所述第一相位转换器、所述第二移相器和所述第五相位转换器连接，输出P4信号。

在一种可能实现的方式中，所述第一移相器为90度移相器；

所述第二移相器为45度移相器。

在一种可能实现的方式中，所述微带线LN和微带线LN1上设有的阻抗Z1为50欧姆；

所述微带线LM1、所述微带线LM2、所述微带线LM3、所述微带线LM4、所述微带线LM5和所述微带线LM6上设有的阻抗Z2为25欧姆。

在一种可能实现的方式中，所述开关S1和所述开关S2为导通状态时，所述第一相位转换器、第二相位转换器和第四相位转换器的阻抗不变；

所述开关S1和所述开关S2为截止状态时，所述第一相位转换器、第二相位转换器和第四相位转换器的阻抗不变。

在一种可能实现的方式中，所述开关S3、所述开关S4、所述开关S5和所述开关S6为导通状态时，所述第三相位转换器和所述第五相位转换器的阻抗不变；

所述开关S3、所述开关S4、所述开关S5和所述开关S6为截止状态时，所述第三相位转换器和所述第五相位转换器的阻抗不变。

在一种可能实现的方式中，所述第一相位转换器、所述第二相位转换器、所述第三相位转换器、所述第四相位转换器和所述第五相位转换器为PIN二极管。

在一种可能实现的方式中，所述可重构馈电网络结构的相位值可以改变180度，提供+P1+P2+P3+P4、+P1+P2+P3-P4、+P1+P2-3P+P4、+P1+P2-P3-P4四种不同的信号输出。

本申请实施例的干扰信号检测定位天线阵列的可重构馈电网络结构的有益效果：减小转换器的物理尺寸，从而紧凑后期的天线结构，折叠处理了该相位转化器的部分传输线。整个系统是各端口具有独立性的单端口输入、四端口输出的网络，适当地控制各相位转换器中的PIN二极管状态，天线便可实现+30度、0度和-30度三种工作状态下的波束切换，从而实现对可重构馈电网络的灵活配置，调整阵列天线的波束方向图。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本申请的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本申请的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本申请的原理。

图1示出本申请实施例的干扰信号检测定位天线阵列的可重构馈电网络结构的主体结构示意图；

图2示出本申请实施例的天线阵列的180度可重构转换器的电路原理模型图；

图3示出本申请实施例的天线阵列的90度可重构转换器的电路原理模型图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本申请的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

其中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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或简化描述，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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本申请，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本申请同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本申请的主旨。

图1示出本申请实施例的干扰信号检测定位天线阵列的可重构馈电网络结构的主体结构示意图。如图1所示，本申请实施例的干扰信号检测定位天线阵列的可重构馈电网络结构包括：一个输入端口100和四个输出端口200，在馈电网络需要在结构中加载功率分配器，实现一路功率输入信号按照对应的比例分成多路输出信号。功率分配器与可重构相位转换器相连接，在实现单输入端口100和四输出端口200集成的同时，保证天线各工作状态的相互切换。如此，可重构馈电网络结构与阵列天线的阵元连接，控制阵列天线的波束方向图，提升整体的抗干扰能力。

具体的，还包括1个第一移相器800和2个第二移相器900，以及第一相位转换器300、第二相位转换器400、第三相位转换器500、第四相位转换器600和第五相位转换器700，馈电网络的输出端口200通过第一移相器800分别与第二移相器900输入端和第一相位转换器300输入端连接，第一移相器800与第二相位转换器的输出端连接，输出信号P1，第一移相器800、第二移相器900和第三相位转换器500连接，输出信号P2，第一相位转换器300与第四相位转换器600连接，输出信号P3，第一相位转换器300、第二移相器900和第五相位转换器700连接，输出P4信号。

在此具体实施例中，第一相位转换器300、第二相位转换器400和第四相位转换器600均包括两个开关，且包括两条四分之一工作波长的微带线LM1和LM3，一条八分之一工作波长的微带线LN和一条八分之三工作长度的微带线LM2，微带线LN、微带线LM1、微带线LM2和微带线LM3环形连接，且微带线LN和微带线LM1的连接点A为输入端，微带线LN和微带线LM3的连接点B为输出端，微带线LM1和微带线LM2的连接点C通过开关S1接地，微带线LM2和微带线LM3的连接点D通过开关S2接地。

其中，微带线LN上设有的阻抗Z1取值为50欧姆，微带线LM1、微带线LM2和微带线LM3上设有的阻抗Z2取值为25欧姆，使第一相位转换器300、第二相位转换器400和第四相位转换器600遵循了相位转换可变整体等效阻抗不变的设计原理。

所述开关S1和所述开关S2为截止状态时，所述第一相位转换器300、第二相位转换器400和第四相位转换器600的阻抗不变。

在此具体实施例中，第三相位转换器500和第五相位转换器700均包括四个开关，且包括四条四分之一工作长度的微带线LN1、LM4、LM5、LM6，微带线LN1、微带线LM4、微带线LM5和微带线LM6环形连接，遵循了相位转换可变整体等效阻抗不变的设计原理，且微带线LN1和微带线LM4的连接A为输入端，微带线LN1和微带线LM5的连接点B为输出端，微带线LM4和微带线LM5的连接点C分别通过开关S3接地、通过开关S4接地，微带线LM4和微带线LM5的连接点D分别通过开关S5接地、通过开关S6接地。

在此具体实施例中，第一相位转换器300、第二相位转换器400、第三相位转换器500、第四相位转换器600和第五相位转换器700为PIN二极管。

其中，其中PIN二极管接入点与微带线LN间连有电长度为的微带线LM1、LM3。当所有PIN二极管正向导通时，C、D两点与地面连接，阻抗值为零。此时相连的微带线LM1、LM3可充当四分之一波长阻抗变换器，微带线LM与微带线LN在连接点A、B处的输入阻抗为无穷大。因此，在此状态下，微带线LN和LM可等效于仅有微带线LN存在。整个转换器可等效于一条微带线Lc,on，其等效特征阻抗和相位可表示如下式：

Z_c,on＝Z₁,θ_c,on＝θ₁,θ₂>λ2

参阅图2和图3，当所有PIN二极管反向截止时，理想状态下C、D两点与地面断开，即阻抗无穷大。将相位转换器电路等效简化处理，PIN二极管反向截止状态下的两条微带线支路LM和LN可等效组成一个并联电路，为了便于验证相位的可重构转换理论，此时电路的特征阻抗等效为Zc,off、电长度等效为θ_c,off。此处选用二端口网络Y参数矩阵和传输矩阵来表示微带线LM与LN并联后的阻抗与相位特性。根据相位重构理论，分别别设计谐振频率为2.45GHz的180°和90°两款相位变换器。该转换器选用厚度H＝20mil的Rogers4350介质基板，通过计算确定支路合适的阻抗和相位值，并利用HFSS软件进行仿真优化，最终得出相位转换器的最佳尺寸。表1是两款相位转换器的具体尺寸参数。

表1 180°和90°两款相位变换器的具体尺寸参数

如此，微带线LN1上设有的阻抗Z1取值为50欧姆，微带线LM4、微带线LM5和微带线LM6上设有的阻抗Z2取值为25欧姆，使第一相位转换器、第二相位转换器和第四相位转换器遵循了相位转换可变整体等效阻抗不变的设计原理。

在此具体实施例中，根据等效原则，开关S1和所述开关S2为导通状态时，第一相位转换器300、第二相位转换器400和第四相位转换器600的阻抗不变，开关S1和所述开关S2为截止状态时，第一相位转换器300、第二相位转换器400和第四相位转换器600的阻抗不变。开关S3、开关S4、开关S5和开关S6为导通状态时，第三相位转换器和第五相位转换器的阻抗不变，开关S3、开关S4、开关S5和开关S6为截止状态时，第三相位转换器500和第五相位转换器700的阻抗不变。

在此具体实施例中，第一移相器800为90度移相器，使输入信号的相位角偏移大体上90度。第二移相器900为45度移相器，一个第二移相器900将第一移相器800输出的信号偏移大体上45度，另一个第二移相器900将第一相位转换器300输出的信号偏移大体上45度。

在此具体实施例中，输入端口100、第一相位转换器300、第四相位转换器600连接和输出端口200连接，输出信号P3。第一相位转换器300和第四相位转换器600能够在+90度和-90度之间进行切换，使输出信号的相位值可以改变180度。

其中，可重构馈电网络结构提供了+P1+P2+P3+P4、+P1+P2+P3-P4、+P1+P2-3P+P4、+P1+P2-P3-P4四种不同的信号输出。如此，当相位转换器为导通或截止的工作状态会随着改变，相位转换器也就可实现的相位转换。

实施例1

当可重构馈电网路处于状态1(+30°)时，根据等效原理，反向截止的180°相位转换器(C1、C2、C4)和90°相位转换器可分别等效为-90°和-45°的传输线，而正向导通的相位转换器C5相当于45°的传输线。

实施例2

当可重构馈电网络处于状态2(0°)时，同理等效，反向截止的180°相位转换器C1和90°相位转换器(C3、C5)可分别等效为-90°和-45°的传输线，正向导通的相位转换器C2和C4皆可视为45°的传输线。

实施例3

当可重构馈电网络的工作状态切换至状态3(-30°)时，依据相位转换理论，此处正向导通的180°相位转换器C1和90°相位转换器(C3、C5)是等效的90°传输线和45°传输线，反向截止的相位转换器C2和C4是等效的-90°传输线。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (8)

1.一种干扰信号检测定位天线阵列的可重构馈电网络结构，其特征在于，包括：第一相位转换器、第二相位转换器、第三相位转换器、第四相位转换器和第五相位转换器；

所述第一相位转换器、所述第二相位转换器和所述第四相位转换器均包括两个开关，且包括两条四分之一工作波长的微带线LM1和LM3，一条八分之一工作波长的微带线LN和一条八分之三工作长度的微带线LM2，所述微带线LN、所述微带线LM1、所述微带线LM2和所述微带线LM3环形连接，且所述微带线LN和所述微带线LM1的连接点A为输入端，所述微带线LN和所述微带线LM3的连接点B为输出端，所述微带线LM1和所述微带线LM2的连接点C通过开关S1接地，所述微带线LM2和所述微带线LM3的连接点D通过开关S2接地；

所述第三相位转换器和所述第五相位转换器均包括四个开关，且包括四条四分之一工作长度的微带线LN1、LM4、LM5、LM6，所述微带线LN1、所述微带线LM4、所述微带线LM5和所述微带线LM6环形连接，所述微带线LN1和所述微带线LM4的连接A为输入端，所述微带线LN1和所述微带线LM5的连接点B为输出端，所述微带线LM4和所述微带线LM5的连接点C分别通过开关S3接地、通过开关S4接地，所述微带线LM4和所述微带线LM5的连接点D分别通过开关S5接地、通过开关S6接地；

其中，所述可重构馈电网络结构还包括一个输入端口、四个输出端口、第一移相器和2个第二移相器，且所述输入端口通过所述第一移相器分别与所述第二移相器C2输入端和所述第一相位转换器输入端连接；所述第一移相器与所述第二相位转换器的连接，输出信号P1，所述第一移相器、所述第二移相器和所述第三相位转换器连接，输出信号P2，所述第一相位转换器与所述第四相位转换器连接，输出信号P3，所述第一相位转换器、所述第二移相器和所述第五相位转换器连接，输出P4信号。

2.根据权利要求1所述的干扰信号检测定位天线阵列的可重构馈电网络结构，其特征在于，所述第一移相器为90度移相器；

所述第二移相器为45度移相器。

3.根据权利要求1所述的干扰信号检测定位天线阵列的可重构馈电网络结构，其特征在于，所述微带线LN和微带线LN1上设有的阻抗Z1为50欧姆；

所述微带线LM1、所述微带线LM2、所述微带线LM3、所述微带线LM4、所述微带线LM5和所述微带线LM6上设有的阻抗Z2为25欧姆。

4.根据权利要求3所述的干扰信号检测定位天线阵列的可重构馈电网络结构，其特征在于，所述开关S1和所述开关S2为导通状态时，所述第一相位转换器、所述第二相位转换器和所述第四相位转换器的阻抗不变；

所述开关S1和所述开关S2为截止状态时，所述第一相位转换器、所述第二相位转换器和所述第四相位转换器的阻抗不变。

5.根据权利要求3所述的干扰信号检测定位天线阵列的可重构馈电网络结构，其特征在于，所述开关S3、所述开关S4、所述开关S5和所述开关S6为导通状态时，所述第三相位转换器和所述第五相位转换器的阻抗不变；

所述开关S3、所述开关S4、所述开关S5和所述开关S6为截止状态时，所述第三相位转换器和所述第五相位转换器的阻抗不变。

6.根据权利要求1所述的干扰信号检测定位天线阵列的可重构馈电网络结构，其特征在于，所述第一相位转换器、所述第二相位转换器、所述第三相位转换器、所述第四相位转换器和所述第五相位转换器为PIN二极管。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的干扰信号检测定位天线阵列的可重构馈电网络结构，其特征在于，所述可重构馈电网络结构的相位值可以改变180度。

8.根据权利要求7所述的干扰信号检测定位天线阵列的可重构馈电网络结构，其特征在于，所述可重构馈电网络结构提供+P1+P2+P3+P4、+P1+P2+P3-P4、+P1+P2-3P+P4、+P1+P2-P3-P4四种不同的信号输出。