低剖面有源相控阵波导缝隙阵列天线的制作方法

1.本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种低剖面有源相控阵波导缝隙阵列天线。


背景技术：

2.波导缝隙天线是一种通过在波导管臂开缝，以使得缝隙切割电流线，从而激励出辐射电场的天线，其具有损耗低，效率高及功率容量大等特点，波导缝隙天线常应用于星载合成孔径雷达上。
3.波导缝隙天线包括有源相控阵波导缝隙阵列天线和无源相控阵波导缝隙阵列天线，相对于无源相控阵波导缝隙阵列天线，有源相控阵波导缝隙阵列天线的灵敏度较高，相应地，有源相控阵波导缝隙阵列天线的结构也较为复杂，因此，有源相控阵波导缝隙阵列天线的剖面高度较高，占用了较大的布置空间。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种低剖面有源相控阵波导缝隙阵列天线，用以解决或改善现有有源相控阵波导缝隙阵列天线存在天线的剖面高度较高的问题。
5.本实用新型提供一种低剖面有源相控阵波导缝隙阵列天线，包括：第一天线分支、第二天线分支及有源层；所述第一天线分支与所述第二天线分支均包括辐射层、耦合层及馈电层，所述辐射层、所述耦合层及所述馈电层沿剖面的高度方向依次排布，所述辐射层通过所述耦合层与所述馈电层耦合连接；所述第一天线分支、所述有源层及所述第二天线分支沿所述剖面的宽度方向依次排布；所述第一天线分支的馈电层和所述第二天线分支的馈电层分别与所述有源层电连接；所述有源层用于与综合电子设备电连接；其中，所述剖面的高度方向与所述剖面的宽度方向垂直。
6.根据本实用新型提供的一种低剖面有源相控阵波导缝隙阵列天线，所述第一天线分支与所述第二天线分支沿所述剖面的高度方向的高度相等，所述第一天线分支的辐射层与所述第二天线分支的辐射层平齐。
7.根据本实用新型提供的一种低剖面有源相控阵波导缝隙阵列天线，所述第一天线分支的辐射层与第二天线分支的辐射层连接，所述辐射层沿所述剖面的宽度方向的长度大于所述耦合层沿所述剖面的宽度方向的长度。
8.根据本实用新型提供的一种低剖面有源相控阵波导缝隙阵列天线，所述有源层包括收发组件、波控芯片及电源模块；所述收发组件的第一端口与所述综合电子设备电连接，所述收发组件的第二端口与所述馈电层电连接；所述收发组件与所述波控芯片分别与所述电源模块电连接，所述波控芯片与所述收发组件电连接；所述电源模块用于为所述波控芯片及所述收发组件供电，所述波控芯片用于控制所述收发组件中信号的输出与接收。
9.根据本实用新型提供的一种低剖面有源相控阵波导缝隙阵列天线，所述有源层还包括：多个功分器；所述综合电子设备通过级联的多个所述功分器与所述收发组件的第一
端口电连接。
10.根据本实用新型提供的一种低剖面有源相控阵波导缝隙阵列天线，所述辐射层上设有多个辐射缝，所述辐射缝沿所述辐射层的延伸方向依次间隔布置。
11.根据本实用新型提供的一种低剖面有源相控阵波导缝隙阵列天线，所述耦合层上设有多个耦合腔，多个所述耦合腔沿所述耦合层的延伸方向依次间隔布置，每个所述耦合腔对应至少一个所述辐射缝。
12.根据本实用新型提供的一种低剖面有源相控阵波导缝隙阵列天线，所述馈电层包括射频电缆；所述射频电缆的一端与所述耦合层电连接，所述射频电缆的另一端与所述有源层电连接。
13.本实用新型提供的低剖面有源相控阵波导缝隙阵列天线，通过将有源层布置在第一天线分支与第二天线分支之间，避免将有源层布置在第一天线分支与第二天线分支的下侧，以使得低剖面有源相控阵波导缝隙阵列天线的剖面高度即为辐射层、耦合层及馈电层的剖面高度之和，从而减小了低剖面有源相控阵波导缝隙阵列天线的剖面高度；在发射信号时，由综合电子设备将信号依次通过有源层、馈电层、耦合层及辐射层发出，在接收信号时，信号依次通过辐射层、耦合层、馈电层及有源层并由综合电子设备接收；第一天线分支与第二天线分支共用一个有源层，但是第一天线分支的收发信号与第二天线分支的收发信号相互独立。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1是本实用新型提供的低剖面有源相控阵波导缝隙阵列天线的剖面结构示意图；
16.图2是本实用新型提供的有源层的结构示意图；
17.图3是本实用新型提供的辐射层的结构示意图；
18.图4是本实用新型提供的耦合层的结构示意图；
19.附图标记：
20.1：第一天线分支；2：第二天线分支；3：辐射层；31：辐射缝；4：耦合层；41：耦合腔；5：馈电层；6：有源层；61：收发组件；62：波控芯片；63：功分器；64：电源模块；7：综合电子设备。
具体实施方式
21.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型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，都属于本实用新型保护的范围。
22.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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实施例和简化描述，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实施例的限制。此外，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。
23.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。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实施例中的具体含义。
24.下面结合图1至图4描述本实用新型的低剖面有源相控阵波导缝隙阵列天线。
25.如图1和图2所示，本实施例所示的低剖面有源相控阵波导缝隙阵列天线包括：第一天线分支1、第二天线分支2及有源层6。
26.第一天线分支1与第二天线分支2均包括辐射层3、耦合层4及馈电层5，辐射层3、耦合层4及馈电层5沿剖面的高度方向依次排布，辐射层3通过耦合层4与馈电层5耦合连接；第一天线分支1、有源层6及第二天线分支2沿剖面的宽度方向依次排布；第一天线分支1的馈电层5和第二天线分支2的馈电层5分别与有源层6电连接；有源层6用于与综合电子设备7电连接；其中，剖面的高度方向与剖面的宽度方向垂直。
27.具体地，本实施例所示的低剖面有源相控阵波导缝隙阵列天线通过将有源层6布置在第一天线分支1与第二天线分支2之间，避免将有源层6布置在第一天线分支1与第二天线分支2的下侧，以使得低剖面有源相控阵波导缝隙阵列天线的剖面高度即为辐射层3、耦合层4及馈电层5的剖面高度之和，从而减小了低剖面有源相控阵波导缝隙阵列天线的剖面高度；在发射信号时，由综合电子设备7将信号依次通过有源层6、馈电层5、耦合层4及辐射层3发出，在接收信号时，信号依次通过辐射层3、耦合层4、馈电层5及有源层6并由综合电子设备7接收；第一天线分支1与第二天线分支2共用一个有源层6，但是第一天线分支1的收发信号与第二天线分支2的收发信号相互独立。
28.需要说明的是，本实施例所示的剖面的高度方向为图1中由上至下的方向，剖面的宽度方向为图1中由左至右或由右至左的方向，综合电子设备7内设有射频综合单元，信号由射频综合单元发出。
29.在一些实施例中，如图1所示，本实施例所示的第一天线分支1与第二天线分支2沿剖面的高度方向的高度相等，第一天线分支1的辐射层3与第二天线分支2的辐射层3平齐。
30.具体地，第一天线分支1与第二天线分支2的剖面形状与大小相同，而第一天线分支1的辐射层3与第二天线分支2的辐射层3平齐，则第一天线分支1的馈电层5与第二天线分支2的馈电层5也平齐，因此，低剖面有源相控阵波导缝隙阵列天线的剖面高度即为第一天线分支1或第二天线分支2的剖面高度。
31.在一些实施例中，如图1所示，本实施例所示的第一天线分支1的辐射层3与第二天线分支2的辐射层3连接，辐射层3沿剖面的宽度方向的长度大于耦合层4沿剖面的宽度方向的长度。
32.具体地，第一天线分支1的辐射层3与第二天线分支2的辐射层3相贴合，减小了低剖面有源相控阵波导缝隙阵列天线沿剖面的宽度方向的长度，节省了布置空间；与此同时，由于辐射层3沿剖面的宽度方向的长度大于耦合层4沿剖面的宽度方向的长度，则第一天线分支1的耦合层4与第二天线分支2的耦合层4之间存在间隙，该间隙为有源层6提供了布置空间，通过将有源层6布置在该间隙内，减小了低剖面有源相控阵波导缝隙阵列天线的剖面高度。
33.在一些实施例中，如图2所示，本实施例所示的有源层6包括收发组件61、波控芯片62及电源模块64；收发组件61的第一端口与综合电子设备7电连接，收发组件61的第二端口与馈电层5电连接；收发组件61与波控芯片62分别与电源模块64电连接，波控芯片62与收发组件61电连接；电源模块64用于为波控芯片62及收发组件61供电，波控芯片62用于控制收发组件61中信号的输出与接收。
34.具体地，收发组件(transmitter and receiver，缩写为t/r组件)，t/r组件在通电工作的情况下用于对信号进行放大、相移及衰减；在发射信号时，信号依次通过综合电子设备7、t/r组件的第一端口及t/r组件的第二端口发送给馈电层5；在接收信号时，信号依次通过t/r组件的第二端口与t/r组件的第一端口并由综合电子设备7接收；其中，波控芯片在通电工作的过程中，通过控制移相量和延迟量实现电磁波波束指向，从而完成电磁波信号的发射与接收。
35.在一些实施例中，如图2所示，本实施例所示的有源层6还包括：多个功分器63；综合电子设备7通过级联的多个功分器63与收发组件61的第一端口电连接。
36.具体地，在发射信号时，功分器63将信号能量分成两路或多路进行输出，与此同时，t/r组件内的放大器起到信号增益的效果，保证信号的稳定输出，在接收信号时，功分器63将多路信号能量合成一路进行输入；其中功分器63的数量可以为2个、3个或4个，功分63器的输出端口可以为一分二、一分三或一分四等。
37.在一些实施例中，如图3所示，本实施例所示的辐射层3上设有多个辐射缝31，辐射缝31沿辐射层3的延伸方向依次间隔布置。
38.具体地，在发射信号时，低剖面有源相控阵波导缝隙阵列天线通过耦合馈电的方式对辐射缝31提供信号分量，辐射缝31将信号分量转换为电磁波辐射出去；在接收信号时，电磁波由辐射缝31接收，并将电磁波转换为信号分量通过耦合馈电的方式输入给有源层6；辐射缝31的长度和宽度直接影响辐射层3的辐射效果，因此，可以通过改变辐射缝31的长度和宽度，以改变相应的辐射能量，通常情况下，辐射缝31的长度为0.5个波长。
39.在一些实施例中，如图4所示，本实施例所示的耦合层4上设有多个耦合腔41，多个耦合腔41沿耦合层4的延伸方向依次间隔布置，每个耦合腔41对应至少一个辐射缝31。
40.具体地，耦合腔41内填充有空气，空气作为传播介质，耦合腔41的一端设有第一耦合缝，耦合腔41的另一端设有第二耦合缝，第一耦合缝与馈电层5电连接，第二耦合缝与辐射层3电连接；通常情况下，一个耦合腔41与多个辐射缝31对应布置。
41.在一些实施例中，本实施例所示的馈电层5包括射频电缆；射频电缆的一端与耦合层4电连接，射频电缆的另一端与有源层6电连接。
42.具体地，本实施例所示的馈电层5为本领域公知的射频电缆，射频电缆是用于传输射频范围内电磁能量的电缆，在发射信号时，信号依次通过有源层6、射频电缆、耦合层4及
辐射层3输出，在接收信号时，信号依次通过辐射层3、耦合层4、射频电缆及有源层6输入。
43.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。