一体化子阵模块及雷达天线阵面的制作方法

本发明涉及一种雷达系统与天线技术领域，尤其涉及一种一体化子阵模块及雷达。

背景技术：

相控阵雷达具有探测距离远、精度高、多种功能组合、抗干扰能力强、可靠性高等优点，是当前主要的雷达体制。随着工作频段的升高，雷达天线具有天线单元密度高、设备量大、阵面安装精度高等特点。同时由于使用环境的多种多样，天线阵面的布局形式也多种多样。

如申请号：201910428171.7，一种相控阵天线及其设计和扩展方法，一种相控阵天线，其特征在于，包括周期布阵的子阵模块，所述子阵模块包括多个天线单元、与天线单元连接的收发组件模块以及与收发组件模块连接的波束合成网络，所述多个天线单元以均匀间距规则排列，天线单元之间的间距大于一个信号波长；所述天线单元根据相位中心的偏置位置分为多种类型，不同种类天线单元的相位中心位于不同的偏置位置，天线单元增益的口径效率大于90％。现有技术中，阵面设备量大，连接接口多，设备安装空间紧凑，液冷管网难以布置等问题；雷达天线不具有快速构成不同阵面规模和布局的能力。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有技术中雷达天线不具有快速构成不用阵面规模和布局的能力的问题。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

一体化子阵模块，包括子阵天线、多功能冷板、电源分配盒、子波束网络、有源模块；所述子阵天线安装在所述多功能冷板的一侧，所述电源分配盒和所述子波束网络安装在所述多功能冷板的另一侧的两边；所述有源模块的两侧分别安装在所述电源分配盒和所述子波束网络上，并与二者电连接；所述多功能冷板内为充满冷却液的空腔，所述有源模块内部具有与空腔实现封闭联通的冷液管道；所述子阵天线和所述有源模块通过设置在多功能冷板上的电连接器实现连接。

本发明通过将子阵天线、子波束网络、电源分配盒、多功能冷板和有源模块集成为一体，成为一个独立的具有机、电、液等接口的标准功能模块；基于“结构功能一体化”的设计理念，电源分配盒和子波束网络既作为电讯器件又作为结构框架，多功能冷板既作为结构安装件又作为液冷管网，有效解决阵面设备量大，连接接口多，设备安装空间紧凑，液冷管网难以布置等问题。

优选的，还包括口径变换转换装置，所述子阵天线通过紧固件安装在所述口径变换转换装置的一端，所述口径变换转换装置的另一端通过紧固件安装在所述多功能冷板上，所述口径变换转换装置内部具有电缆，所述子阵天线通过电缆与所述电连接器的一端连接。

优选的，所述口径变换转换装置与子阵天线连接的一侧的尺寸小于与多功能冷板连接的一侧的尺寸。

口径变换转换装置减小子阵后端设备平面尺寸，增加结构设计空间。

优选的，还包括把手电缆，所述电源分配盒通过把手电缆与所述有源模块连接。

优选的，还包括半刚电缆，所述子波束网络通过半刚电缆与所述有源模块连接。

电源分配盒与所述有源模块的连接器一一对应，子波束网络与所述有源模块的连接器一一对应，并采用预成型电缆(包括把手电缆和半刚电缆)连接解决设备连接电缆多，接口复杂等问题。

优选的，所述多功能冷板为矩形腔体结构，所述电连接器安装在所述多功能冷板的中部，所述空腔的截面为口字结构，口字型的空腔围绕在所述电连接器的外部。

优选的，所述空腔包括口径大的一级液冷管网和口径小的二级液冷管网，一级液冷管网与二级液冷管网形成口字结构。

多功能冷板内部集成一级液冷管网和二级液冷管网。

优选的，所述多功能冷板的一侧具有用于安装口径变换转换装置的安装接口，所述多功能冷板的另一侧具有用于安装电源分配盒和子波束网络的安装接口。

结构功能一体化的多功能冷板的目的是减少分配管路的互连，增加了集成度，节省了结构空间，降低了天线阵面的子阵装配难度。

优选的，所述口径变换转换装置通过紧固件与安装接口安装在多功能冷板的一侧，所述电源分配盒和所述子波束网络通过紧固件与安装接口安装在多功能冷板的另一侧，所述有源模块通过紧固件安装在电源分配盒和子波束网络上。

本发明还公开雷达天线阵面，包括多个一体化子阵模块，多个一体化子阵模块以矩阵方式连接。

基于结构功能一体化集成设计的思想，将雷达天线阵面划分为多个具有相同功能、相同接口的一体化子阵模块，基于一体化子阵模块通过对天线骨架和多功能冷板的适当扩充，可实现整个天线阵面的模块化组合化设计。

本发明的优点在于：

(1)本发明通过将子阵天线、子波束网络、电源分配盒、多功能冷板和有源模块集成为一体，成为一个独立的具有机、电、液等接口的标准功能模块；基于“结构功能一体化”的设计理念，电源分配盒和子波束网络既作为电讯器件又作为结构框架，多功能冷板既作为结构安装件又作为液冷管网，有效解决阵面设备量大，连接接口多，设备安装空间紧凑，液冷管网难以布置等问题；

(2)口径变换转换装置减小子阵后端设备平面尺寸，增加结构设计空间；

(3)电源分配盒与所述有源模块的连接器一一对应，子波束网络与所述有源模块的连接器一一对应，并采用预成型电缆(包括把手电缆和半刚电缆)连接解决设备连接电缆多，接口复杂等问题；

(4)基于结构功能一体化集成设计的思想，将雷达天线阵面划分为多个具有相同功能、相同接口的一体化子阵模块，基于一体化子阵模块通过对天线骨架和多功能冷板的适当扩充，可实现整个天线阵面的模块化组合化设计。

附图说明

图1是本发明实施例一体化子阵模块的结构示意图；

图2是本发明实施例一体化子阵模块的爆炸图；

图3是本发明实施例一体化子阵模块的侧视图；

图4本发明实施例中多功能冷板的剖视图；

图中标号：

1、子阵天线；2、多功能冷板；21、一级液冷管网；22、二级液冷管网；3、电源分配盒；4、子波束网络；5、有源模块；6、口径变换转换装置；7、把手电缆；8、半刚电缆；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明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。

实施例一：

如图1所示，一体化子阵模块，包括子阵天线1、多功能冷板2、电源分配盒3、子波束网络4、有源模块5、口径变换转换装置6；子阵天线1通过口径变换转换装置6连接在多功能冷板2的一侧(图1中为左侧)，电源分配盒3、子波束网络4并排连接在多功能冷板2的另一侧，有源模块5位于电源分配盒3、子波束网络4之间，有源模块5的两侧安装在电源分配盒3、子波束网络4上，并与二者电连接；子阵天线1、口径变换转换装置6和有源模块5通过电缆、电连接器盲配实现电信号的连接。

具体的，如图2所示，所述子阵天线1通过紧固件安装在所述口径变换转换装置6的右端，所述口径变换转换装置6的左端通过紧固件安装在所述多功能冷板2上，所述口径变换转换装置6内部具有电缆，口径变换转换装置6内部通过电缆实现子阵天线1前、后端平面尺寸的变换过渡。

所述口径变换转换装置6与子阵天线1连接的一侧的尺寸小于与多功能冷板2连接的一侧的尺寸。口径变换转换装置6作为子阵天线1和有源模块5之间的过渡转换装置。口径变换转换装置6减小子阵天线1后端设备平面尺寸，增加结构设计空间。

参考图4所示，所述多功能冷板2内部为充满冷却液的空腔；所述多功能冷板2为矩形腔体结构，所述电连接器安装在所述多功能冷板2的中部，电连接器实现子阵天线1和有源模块5之间的连接，所述空腔的截面为口字结构，口字型的空腔围绕在所述电连接器的外部。

其中，所述空腔包括口径大的一级液冷管网21和口径小的二级液冷管网22，一级液冷管网21与二级液冷管网22形成口字结构。一级液冷管网21位于电连接器的上下侧，二级液冷管网22位于电连接器的左右两侧。

所述多功能冷板2中部具有用于连接有源模块5和口径变换转换装置6的电连接器；有源模块5采用相同的机、电、液接口设计，通过定位销、导轨、助拔器等结构设计手段，可靠快速的与口径变换转换装置6中通过连接器连接；所述有源模块5内部具有与空腔实现封闭联通的冷液管道，能够与多功能冷板2的液冷接头进行盲配连接。

多功能冷板2上设置口径变换转换装置6、电源分配盒3、子波束网络4和有源模块5的安装接口，作为一体化子阵模块的安装基准。结构功能一体化的多功能冷板2的目的是减少分配管路的互连，增加了集成度，节省了结构空间，降低了天线阵面的子阵装配难度。

所述多功能冷板2的右侧具有用于安装口径变换转换装置6的安装接口，所述多功能冷板2的左侧具有用于安装电源分配盒3和子波束网络4的安装接口。如图2所示，子阵天线1通过紧固件与安装接口配合安装在口径变换转换装置6上，其中，紧固件为定位销和螺钉，口径变换转换装置6通过定位销和螺钉安装在多功能冷板2上，电源分配盒3和子波束网络4通过定位销和螺钉安装在多功能冷板2上，有源模块5通过螺钉安装在电源分配盒3和子波束网络4上。

所述有源模块5与所述电源分配盒3和子波束网络4电连接。

本实施例通过将子阵天线1、多功能冷板2、电源分配盒3、子波束网络4、有源模块5和口径变换转换装置6成为一体，成为一个独立的具有机、电、液等接口的标准功能模块；基于“结构功能一体化”的设计理念，电源分配盒3和子波束网络4既作为电讯器件又作为有源模块5的结构框架，多功能冷板2既作为结构安装件又作为液冷管网，有效解决阵面设备量大，连接接口多，设备安装空间紧凑，液冷管网难以布置等问题。

实施例二：

如图2、图3所示，还包括把手电缆7，所述电源分配盒3通过把手电缆7与所述有源模块5连接。还包括半刚电缆8，所述子波束网络4通过半刚电缆8与所述有源模块5连接。电源分配盒3内部集成汇流条，利用把手电缆7给有源模块5供电，子波束网络4内部集成功分网络，利用半刚电缆8给有源模块5提供本振、时钟信号。

电源分配盒3与所述有源模块5的连接器一一对应，子波束网络4与所述有源模块5的连接器一一对应，并采用预成型电缆(包括把手电缆7和半刚电缆8)连接解决设备连接电缆多，接口复杂等问题。

实施例三：

本实施例公开雷达天线阵面，包括多个上述实施例二中的一体化子阵模块，多个一体化子阵模块以矩阵方式连接。

基于结构功能一体化集成设计的思想，将雷达天线阵面划分为多个具有相同功能、相同接口的一体化子阵模块，基于一体化子阵模块通过对天线骨架和多功能冷板2的适当扩充，可实现整个天线阵面的模块化组合化设计。

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。