一种Ka波段一维线阵系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供的一种Ka波段一维线阵系统，包括八个相同的输入输出组件单元、八路辐射天线以及一分八功率分配器；所述八个相同的输入输出组件单元、八路辐射天线以及一分八功率分配器均沿着垂直于天线孔径平面的纵向方向分布，每个输入输出组件单元都由数控衰减器、数控移相器、驱动放大器、功率放大器、两级低噪放和两个射频开关所组成。本发明的Ka波段一维线阵系统，能够在总的合成功率不变情况下，通过增加总阵元数，降低单个阵元的发射功率，从而减小全部输入输出组件的直流功耗，并降低输入输出组件的设计难度和天线阵列成本。
【专利说明】一种Ka波段一维线阵系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及线阵领域，特别涉及一种Ka波段一维线阵系统。
【背景技术】
[0002] 阵列天线自从出现到现在已经经过很长的发展时间，而且用途也越来越广泛。在 现在社会阵列天线无论在其传统的应用领域--军用领域，还是在新型的应用领域--民 用领域都获得极大的发展。阵列天线设计是指按规定的方向图要求进行天线系统的设计， 使该系统产生的方向图与所要求的方向图良好逼近。如何减少天线功耗、降低设计难度和 天线成本则是天线设计领域技术人员所要克服的问题。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明提供的Ka波段一维线阵系统，能够在总的合成功率不变情况 下，通过增加总阵元数，降低单个阵元的发射功率，从而减小全部输入输出组件的直流功 耗，并降低输入输出组件的设计难度和天线阵列成本。
[0004] 本发明提供的一种Ka波段一维线阵系统，包括八个相同的输入输出组件单元、八 路辐射天线以及一分八功率分配器；所述八个相同的输入输出组件单元、八路辐射天线以 及一分八功率分配器均沿着垂直于天线孔径平面的纵向方向分布，每个输入输出组件单元 都由数控衰减器、数控移相器、驱动放大器、功率放大器、两级低噪放和两个射频开关所组 成；所述系统的发射信号走向为：一路发射信号经过一分八功分器被等辐同相分成八路信 号，再分别输入给八路输入输出组件单元；信号在输入输出组件单元中顺次经过数控衰减 器、数控移相器，再经过第一射频开关的选择，到达发射支路的驱动放大器和功率放大器， 当信号的功率被放大达到要求的功率后，再经过第二射频开关馈入给辐射天线独立辐射出 去，最终八路辐射信号在空间进行功率合成，形成所需要的波束；所述系统的接收信号走向 为：接收信号被八路天线独立接收，然后再分别输入给八路输入输出组件单元；每路进入 所述输入输出组件单元的接收信号都经过第二射频开关的选择，到达接收支路的第一级低 噪放大器进行信号放大后经过第三射频开关，再进入第二级低噪放大器进行信号放大，然 后顺次经过第一射频开关、数控衰减器和移相器进入一分八功分器合成一路射频信号，再 输出给后级的信号处理子系统。
[0005] 本发明的输入输出组件单元的收发支路并没有使用环形器来隔离，原因是毫米波 环形器的饱和输入功率和隔离度一般都较小，而该频段射频开关的饱和功率和隔离度均达 到了指标要求，因此用射频开关代替了环形器；此外，系统的噪声系数要求接收支路的前级 总增益要足够大，但是过多低噪放级联会对接收支路的动态范围有影响，同时因为低噪放 的饱和功率是有限的，为了防止前级低噪放饱和后损坏后级低噪放，所以接收支路只采用 两级低噪放级联，同时把一部分的接收增益安排在功率合成后级电路；为了保证能给辐射 天线馈入有足够大的发射功率，末级功放常常工作于饱和输出状态，这将减小其工作增益， 于是在前级加入了一级增益为20dB的驱动放大器；射频开关的隔离度是有限的，实测值只 有25dB左右，而两级低噪放和驱动放大器、功率放大器形成了一个闭环的回路，因此为了 避免各个放大器工作时自激而损坏，在设计上采取了收发分时的工作方案，即当发射支路 的驱动放大器和功放工作时，低噪放的电源断电，使之停止工作，反之当接收支路工作时， 发射支路的放大器亦然。
[0006] 综上所述，本发明的Ka波段一维线阵系统，能够在总的合成功率不变情况下，通 过增加总阵元数，降低单个阵元的发射功率，从而减小全部输入输出组件的直流功耗，并降 低输入输出组件的设计难度和天线阵列成本。
【具体实施方式】
[0007] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中 的技术方案进行清楚、完整的描述，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做出创造性劳动的前 提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0008] 本发明一实施例提供了一种Ka波段一维线阵系统，包括八个相同的输入输出组 件单元、八路辐射天线以及一分八功率分配器；所述八个相同的输入输出组件单元、八路辐 射天线以及一分八功率分配器均沿着垂直于天线孔径平面的纵向方向分布，每个输入输出 组件单元都由数控衰减器、数控移相器、驱动放大器、功率放大器、两级低噪放和两个射频 开关所组成；所述系统的发射信号走向为：一路发射信号经过一分八功分器被等辐同相分 成八路信号，再分别输入给八路输入输出组件单元；信号在输入输出组件单元中顺次经过 数控衰减器、数控移相器，再经过第一射频开关的选择，到达发射支路的驱动放大器和功率 放大器，当信号的功率被放大达到要求的功率后，再经过第二射频开关馈入给辐射天线独 立辐射出去，最终八路辐射信号在空间进行功率合成，形成所需要的波束；所述系统的接收 信号走向为：接收信号被八路天线独立接收，然后再分别输入给八路输入输出组件单元； 每路进入所述输入输出组件单元的接收信号都经过第二射频开关的选择，到达接收支路的 第一级低噪放大器进行信号放大后经过第三射频开关，再进入第二级低噪放大器进行信号 放大，然后顺次经过第一射频开关、数控衰减器和移相器进入一分八功分器合成一路射频 信号，再输出给后级的信号处理子系统。第三射频开关的设置能够防止第一级低噪放大器 过饱和后把第二低噪放大器烧掉，并增加了收发支路的隔离度。
[0009] 本发明的Ka波段一维线阵系统，能够在总的合成功率不变情况下，通过增加总阵 元数，降低单个阵元的发射功率，从而减小全部输入输出组件的直流功耗，并降低输入输出 组件的设计难度和天线阵列成本。
[0010] 本发明的一维线阵所能够实现的主要技术指标如下：
[0011] 阵列系统技术指标：
[0012]
【权利要求】
1. 一种Ka波段一维线阵系统，包括八个相同的输入输出组件单元、八路辐射天线以 及一分八功率分配器；其特征在于，所述八个相同的输入输出组件单元、八路辐射天线以及 一分八功率分配器均沿着垂直于天线孔径平面的纵向方向分布，每个输入输出组件单元都 由数控衰减器、数控移相器、驱动放大器、功率放大器、两级低噪放和两个射频开关所组成； 所述系统的发射信号走向为：一路发射信号经过一分八功分器被等辐同相分成八路信号， 再分别输入给八路输入输出组件单元；信号在输入输出组件单元中顺次经过数控衰减器、 数控移相器，再经过第一射频开关的选择，到达发射支路的驱动放大器和功率放大器，当信 号的功率被放大达到要求的功率后，再经过第二射频开关馈入给辐射天线独立辐射出去， 最终八路辐射信号在空间进行功率合成，形成所需要的波束；所述系统的接收信号走向为： 接收信号被八路天线独立接收，然后再分别输入给八路输入输出组件单元；每路进入所述 输入输出组件单元的接收信号都经过第二射频开关的选择，到达接收支路的第一级低噪放 大器进行信号放大后经过第三射频开关，再进入第二级低噪放大器进行信号放大，然后顺 次经过第一射频开关、数控衰减器和移相器进入一分八功分器合成一路射频信号，再输出 给后级的信号处理子系统。
【文档编号】H01Q23/00GK104319492SQ201410539127
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月27日 优先权日:2014年9月27日
【发明者】史伟立 申请人:史伟立