有源阵列天线的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种有源天线，尤其是涉及一种9.5?10.5GHz有源阵列天线。
【背景技术】
[0002]有源阵列天线是一种空间功率合成技术，是利用多个功率输出微波源，发射频率相同、相位符合特定关系的电磁波，使之在空间传播过程中功率相互叠加，从而在特定方向和特定距离处形成高能量密度电磁波束。而高可靠性要求发射机尽量采用固态功放模块，一般采用空间功率合成技术以获得较大规模的发射功率。
[0003]从空间功率合成技术发展历史和合成技术分类情况可以看到，空间功率合成技术关心的主要是合成效率、输出功率大小(由可以合成的单元放大器数目大小决定)、结构复杂程度、散热性能、工作频率和带宽等，空间功率合成技术的发展就是围绕这些主题进行的。
[0004]通常有源阵列天线中阵列单元间距要求在半波长左右，对应9.5?10.5GHz频率，其长度为15mm左右，这么小的间距对于功放组件的设计造成较大困难，散热系统设计压力也较大。
【实用新型内容】
[0005]目的:为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种9.5?10.5GHz有源阵列天线，具备宽工作频带、在较小尺寸内达到较高能量密度电磁波束。
[0006]技术方案:为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为:
[0007]—种有源阵列天线，其特征在于:包括功率放大阵列模块、微带-波导转换器、角锥喇叭天线；
[0008]功率放大阵列模块输出口的微带线与鳍线型微带-波导转换器的输入端微带线直接焊接相连，微带-波导转换器的输出口与角锥喇叭的输入波导口用螺钉连接;所述功率放大阵列模块为背对背排列;所述微带-波导转换器为对脊鳍线形式;所述角锥喇叭天线为分体组装结构。
[0009]所述的有源阵列天线，其特征在于:功率放大阵列模块分为甲乙两种，两种之间为镜像结构，两两之间的散热片为背对背结构，利于散热。
[0010]所述的有源阵列天线，其特征在于:所述功率放大阵列模块设有自锁紧机构。
[0011]所述的有源阵列天线，其特征在于:所述功率放大阵列模块单路输出脉冲功率大于301
[0012]作为优选方案，所述的有源阵列天线，其特征在于:所述微带-波导转换器的输出口为BJ100标准波导。
[0013]所述的有源阵列天线，其特征在于:所述有源阵列天线单元间距为到30?40mm。
[0014]有益效果:本实用新型提供的有源阵列天线，具有以下优点:(1)在同等数量阵列单元下，通常的有源阵列天线单元间距为15?25mm左右，本天线可达到30?40mm; (2)由于单元间距较大，本天线的散热设计较为简单，加工成本可大幅降低；(3)独特的微带-波导转换器安装结构，使功率放大阵列模块、微带-波导转换器、角锥喇叭天线各部分均可分开调试，大大降低天线调试难度；(4)采用先进的鳍线型微带-波导转换器设计，微带-波导变换损耗非常低，在全带宽内小于0.4dB。(5)采用模块化结构，可根据技术要求选择相应数量以达到指标。(6 )单路末级功率放大器脉冲输出功率大于30W。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型中有源阵列天线的功率放大阵列模块侧视图；
[0016]图2为本实用新型中有源阵列天线的鳍线微带-波导转换器印制板上表面；
[0017]图3为本实用新型中有源阵列天线的鳍线微带-波导转换器印制板下表面；
[0018]图4为本实用新型中有源阵列天线的鳍线微带-波导转换器印制板与变换壳体粘贴不意图；
[0019]图5为本实用新型中有源阵列天线的鳍线微带-波导转换器外形图；
[0020]图6为本实用新型中有源阵列天线的角锥喇叭天线外形图；
[0021 ]图7为本实用新型中有源阵列天线的前视图；
[0022]图8为本实用新型中有源阵列天线的顶视图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合具体实施例对本实用新型作更进一步的说明。
[0024]如图1至图8所示，一种9.5?10.5GHz有源阵列天线，包括功率放大阵列模块、微带-波导转换器、角锥喇叭天线；功率放大阵列模块输出口的微带线与鳍线型微带-波导转换器的输入端微带线直接焊接相连，微带-波导转换器的输出口为BJ100标准波导，与角锥喇叭的输入波导口用螺钉连接。具体结构见图7、图8。
[0025]所述功率放大阵列模块背对背排列;所述微带-波导转换器为对脊鳍线形式;所述角锥喇叭天线为分体组装结构；
[0026]如图1所示，功率放大阵列模块分为甲乙两种，两种之间为镜像结构，由此多组模块组合后两两之间的散热片为背对背结构，可形成一个较大的风道空间，利于功放模块的散热。单个功率放大阵列模块为一路输入，六路输出模式，其中包含一个前级功率放大器、一个六路功分器、六个末级功率放大器，输出口为特性阻抗50欧姆的微带线。单路末级功率放大器脉冲输出功率大于30W。其结构外形见图1。多组功率放大阵列模块可置于一个机箱内，以便于供电和各类控制保护电路工作。另外功率放大阵列模块本身装有自锁紧机构，插入机箱后具有较高的可高性，具备在复杂、恶劣的环境下可靠工作的能力。
[0027]鳍线型微带-波导转换器是本实用新型的关键部分。鳍线过渡是阶梯脊波导过渡的一种变形形式，敷在介质板上的鳍形金属层和波导良好接触实际上就可以看成一个脊波导。鳍线采用电路板加工，克服了阶梯脊波导的加工困难问题，加上这种过渡形式具有宽带特性和易于系统集成，所以在微波毫米波混合集成电路中得到广泛应用。鳍线过渡大致可以分为单面对脊鳍线过渡和双面错位鳍线过渡。在此采用双面错位鳍线过渡形式。
[0028]微带线的地转化为鳍线的一极，微带线的导带转化为另一极，同时扭转电场的极化方向完成从微带TEM模式到的转化波导TE10模式，鳍线将TE10模式的电场能量集中到两鳍线之间，完成从波导高阻抗到微带低阻抗之间的匹配。过渡被分为两部分，第一部分是一对渐变的对脊鳍线，它将波导中的TE10模旋转90°变成在对脊鳍线重叠部分中的准微带传输模式，并且还将高阻的TE10波导模转换到接近标准微带线的50欧姆。第二部分则将对脊鳍线过渡到标准微带线，过渡中的对脊鳍线渐变设计常采用沿渐变方向的平滑阻抗变换曲线，以便使由它引入的反射损耗在所要求的频带内低于可允许的极限值，并使渐变段的物理尺寸尽可能短。印制板结构见图2、图3。鳍线型微带-波导转换器结构件分为上下两部分，印制板下表面与下部分结构件用导电胶粘贴。粘贴示意见图4，总体外形见图5。本实施例中的印制板材料选用罗杰斯公司的RT5880聚四氟乙稀介质板，其长度小于51.5mm，回波损耗损耗小于_15dB，插入损耗小于0.4dB，因此具备较高工程价值。
[0029]喇叭天线由于具有较大的增益和较好的方向性而得到了广泛的应用。在此采用标准波导BJ100馈电的角锥喇叭形式。与微带天线相比，喇叭天线有如下优点:增益可以做的较高;为金属结构，可避免因意外触碰损坏;无馈电焊点，电性能更加可靠。本实施例中的角锥喇叭天线采用分体加工后组合形式，具有加工简单、成本低等优势，其外形见图6。
[0030]本实用新型的9.5?10.5GHz有源阵列天线，具有小尺寸、散热好、结构可靠、功率辐射密度高等特点，同时其制造成本低，并且易于装配调试。
[0031]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种有源阵列天线，其特征在于:包括功率放大阵列模块、微带-波导转换器、角锥喇叭天线； 功率放大阵列模块输出口的微带线与鳍线型微带-波导转换器的输入端微带线直接焊接相连，微带-波导转换器的输出口与角锥喇叭的输入波导口用螺钉连接;所述功率放大阵列模块为背对背排列;所述微带-波导转换器为对脊鳍线形式;所述角锥喇叭天线为分体组装结构。2.根据权利要求1所述的有源阵列天线，其特征在于:功率放大阵列模块分为甲乙两种，两种之间为镜像结构，两两之间的散热片为背对背结构，利于散热。3.根据权利要求1所述的有源阵列天线，其特征在于:所述功率放大阵列模块设有自锁紧机构。4.根据权利要求1所述的有源阵列天线，其特征在于:所述功率放大阵列模块单路输出脉冲功率大于30W。5.根据权利要求1所述的有源阵列天线，其特征在于:所述微带-波导转换器的输出口为BJ100标准波导。6.根据权利要求1-5任一项所述的有源阵列天线，其特征在于:所述有源阵列天线单元间距为到30?40mm。
【专利摘要】本实用新型公开了一种有源阵列天线，包括功率放大阵列模块、微带-波导转换器、角锥喇叭天线；功率放大阵列模块输出口的微带线与鳍线型微带-波导转换器的输入端微带线直接焊接相连，微带-波导转换器的输出口与角锥喇叭的输入波导口用螺钉连接；所述功率放大阵列模块背对背排列；所述微带-波导转换器为对脊鳍线形式；所述角锥喇叭天线为分体组装结构。本实用新型具有小尺寸、散热好、结构可靠、功率辐射密度高等特点，同时其制造成本低，并且易于装配调试。
【IPC分类】H01Q13/02, H01Q1/50, H01Q21/00
【公开号】CN205141144
【申请号】CN201520984444
【发明人】李东明, 顾振杰, 张昊
【申请人】南京长峰航天电子科技有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月2日