一种基于轻型低损耗双极化行馈的有源相控阵天线阵面的制作方法

本发明涉及微波天线，尤其涉及一种基于轻型低损耗双极化行馈的有源相控阵天线阵面。

背景技术：

1、在大气探测领域，下一代天气雷达的技术储备路线是将相控阵雷达的优势应用于天气雷达探测技术中，以显著提高雷达探测中小尺度天气过程的能力和稳定性。天气雷达的主要探测对象是云、雨粒子的运动和分布，水汽凝结体和晴空大气等散射体的回波，基于单偏振和机械扫描体制的天气雷达在暴雨、龙卷、台风、冰雹等强对流天气的追踪和探测方面有待提高，而双偏振相控阵天气雷达通过探测水平偏振反射率因子、径向速度、速度谱宽、差反射率因子、差传播相移、水平垂直偏振波零延迟相关系数等，可提高降水估测能力，并保留相控阵雷达扫描方式快速灵活、工作状态稳定可靠的突出优势。发展双偏振相控阵天气雷达是我国气象部门的重要任务。

2、雷达通过天线阵面获取目标的信息，双偏振相控阵天气雷达中天线阵面既能发射和接收水平偏振波，又能发射和接收垂直偏振波。天线阵面完成双极化射频激励信号形成、相位控制、放大、滤波、空间辐射和双极化目标回波信息信号接收处理，同时具备控保和机内自检测功能，是雷达的重要组成部分。

3、相控阵天气雷达对指定空域的重点气象目标在一定俯仰范围内进行连续扫描探测，快速得到气象目标的精细立体结构。考虑到雷达威力、研制成本等设计因素，天线阵面一般采用方位机扫、俯仰电扫的全数字阵列有源阵面体制。同时，天气雷达正朝着相控阵、双偏振的趋势发展，波束更加灵活、自由度更高，对降水预测和多用途协同的使用要求更高。对天线阵面性能来说，需要具备各项指标接近一致的双极化波束以及低交叉极化、低副瓣特性。

4、天线阵面的方位维固定波束采用双极化行馈阵列天线来形成，行馈阵列天线在天气雷达、航管雷达以及军用雷达中的应用均十分广泛。然而对于以上应用场景，天线阵面以单极化体制为主，双极化的需求在有限的设计空间内使设备量翻倍，将带来天线阵面性能的诸多问题。另外，天气雷达波束宽度要求窄，天线阵面电尺寸大，工程实现性和可靠性也是双极化行馈阵列天线的技术难点。

技术实现思路

1、为解决现有的技术问题，本发明提供了一种基于轻型低损耗双极化行馈的有源相控阵天线阵面。

2、本发明的具体内容如下：一种基于轻型低损耗双极化行馈的有源相控阵天线阵面，包括阵面桁架、有源阵列天线、副天线，阵面桁架为有源相控阵天线阵面的承载支撑骨架；有源阵列天线包括双极化行馈阵列天线、有源数字tr组件、前级放大组件、监测组件、副天线组件以及综合网络设备，双极化行馈阵列天线位于阵面桁架的前方，其背部集成高频箱，副天线位于阵面桁架的左下、右上和顶部，有源数字tr组件、前级放大组件、监测组件、副天线组件以及综合网络设备位于高频箱内；副天线安装在阵面桁架上。

3、进一步的，阵面桁架采用铝圆管和铝板拼焊而成；支耳为阵面桁架对外关键接口，由整块料机加工成型，螺接到阵面桁架上，局部区域加强，阵面桁架可根据高频箱位置分为若干块，之间通过螺栓连接，拼接时通过定位销导向和定位；每个高频箱对应的有源阵列天线子阵面可独立装配、调试、运输。

4、进一步的，高频箱包括设备舱和静压腔，设备舱由横纵隔板拼接而成，横向隔板安装tr组件轨道，实现有源数字tr组件后向插拔，纵向隔板安装综合网络设备，每个高频箱顶部也安装了组件轨道，实现前级放大组件、监测组件和副天线组件的后向插拔。

5、进一步的，静压腔中的过渡风道将有源数字tr组件产生的热量通过风机排出；有源阵列天线可纵向分割为若干结构子阵面，子阵面间和双极化行馈阵列天线间均装有导电压条；每个子阵面可独立装配、调试、运输。

6、进一步的，双极化行馈阵列天线包括馈电网络和辐射单元；馈电网络为双层空气板线行馈网络系统；辐射单元包括十字交叉印刷振子和反射板。

7、进一步的，馈电网络包括铝制型材、盖板、内导体、绝缘支撑组成，为双面功分网络，总口在中间位置；铝制型材为双面六腔型材；内导体为双面一分一百零八功分网络，由金属铜原材料经线切割加工成型并通过绝缘支撑安装在铝制型材腔体中。

8、进一步的，辐射单元焊接于馈电网络端的五十欧姆玻珠连接器探针处，印刷振子由相互正交拼插的两块印制板构成，每块印制板由微波板和半固化片粘合而成并通过螺钉固定于反射面。

9、进一步的，副天线通过过渡安装板和螺钉安装到阵面桁架上，每组副天线有十六块副天线印制板，通过法兰安装于反射板上，印制板与玻珠连接器焊接，玻珠连接器穿过反射板，另一端与反射板背面的综合网络印制板焊接。

10、本发明的有益效果：采用这样的结构后，可实现方位机械扫描，俯仰电扫描的二维扫描特性数字波束，实现具有低交叉极化、低副瓣特性的双极化波束。

技术特征：

1.一种基于轻型低损耗双极化行馈的有源相控阵天线阵面，其特征在于：包括阵面桁架、有源阵列天线、副天线，阵面桁架为有源相控阵天线阵面的承载支撑骨架；有源阵列天线包括双极化行馈阵列天线、有源数字tr组件、前级放大组件、监测组件、副天线组件以及综合网络设备，双极化行馈阵列天线位于阵面桁架的前方，其背部集成高频箱，副天线位于阵面桁架的左下、右上和顶部，有源数字tr组件、前级放大组件、监测组件、副天线组件以及综合网络设备位于高频箱内；副天线安装在阵面桁架上。

2.根据权利要求1所述的基于轻型低损耗双极化行馈的有源相控阵天线阵面，其特征在于：阵面桁架采用铝圆管和铝板拼焊而成；支耳为阵面桁架对外关键接口，由整块料机加工成型，螺接到阵面桁架上，局部区域加强，阵面桁架可根据高频箱位置分为若干块，之间通过螺栓连接，拼接时通过定位销导向和定位；每个高频箱对应的有源阵列天线子阵面可独立装配、调试、运输。

3.根据权利要求1所述的基于轻型低损耗双极化行馈的有源相控阵天线阵面，其特征在于：高频箱包括设备舱和静压腔，设备舱由横纵隔板拼接而成，横向隔板安装tr组件轨道，实现有源数字tr组件后向插拔，纵向隔板安装综合网络设备，每个高频箱顶部也安装了组件轨道，实现前级放大组件、监测组件和副天线组件的后向插拔。

4.根据权利要求3所述的基于轻型低损耗双极化行馈的有源相控阵天线阵面，其特征在于：静压腔中的过渡风道将有源数字tr组件产生的热量通过风机排出；有源阵列天线可纵向分割为若干结构子阵面，子阵面间和双极化行馈阵列天线间均装有导电压条；每个子阵面可独立装配、调试、运输。

5.根据权利要求1所述的基于轻型低损耗双极化行馈的有源相控阵天线阵面，其特征在于：双极化行馈阵列天线包括馈电网络和辐射单元；馈电网络为双层空气板线行馈网络系统；辐射单元包括十字交叉印刷振子和反射板。

6.根据权利要求5所述的基于轻型低损耗双极化行馈的有源相控阵天线阵面，其特征在于：馈电网络包括铝制型材、盖板、内导体、绝缘支撑组成，为双面功分网络，总口在中间位置；铝制型材为双面六腔型材；内导体为双面一分一百零八功分网络，由金属铜原材料经线切割加工成型并通过绝缘支撑安装在铝制型材腔体中。

7.根据权利要求1所述的基于轻型低损耗双极化行馈的有源相控阵天线阵面，其特征在于：辐射单元焊接于馈电网络端的五十欧姆玻珠连接器探针处，印刷振子由相互正交拼插的两块印制板构成，每块印制板由微波板和半固化片粘合而成并通过螺钉固定于反射面。

8.根据权利要求1所述的基于轻型低损耗双极化行馈的有源相控阵天线阵面，其特征在于：副天线通过过渡安装板和螺钉安装到阵面桁架上，每组副天线有十六块副天线印制板，通过法兰安装于反射板上，印制板与玻珠连接器焊接，玻珠连接器穿过反射板，另一端与反射板背面的综合网络印制板焊接。

技术总结
本发明涉及一种基于轻型低损耗双极化行馈的有源相控阵天线阵面，包括阵面桁架、有源阵列天线、副天线，阵面桁架为有源相控阵天线阵面的承载支撑骨架；有源阵列天线包括双极化行馈阵列天线、有源数字TR组件、前级放大组件、监测组件、副天线组件以及综合网络设备，双极化行馈阵列天线位于阵面桁架的前方，其背部集成高频箱，副天线位于阵面桁架的左下、右上和顶部，有源数字TR组件、前级放大组件、监测组件、副天线组件以及综合网络设备位于高频箱内；副天线安装在阵面桁架上。采用这样的结构后，可实现方位机械扫描，俯仰电扫描的二维扫描特性数字波束，实现具有低交叉极化、低副瓣特性的双极化波束。

技术研发人员：孙磊,郭志宏,于大群,杨磊,王真,闫泽,韩旭
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第十四研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15