CN202905954U - 一种共形微带多波束切换天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种共形微带多波束切换天线，由4组天线组成，4组天线固定在飞行器上形成圆环形整体，每组天线占90°安装空间。每组天线包括2个发射天线模块和1个接收天线模块，接收天线模块在2个发射天线模块的中间。其中，接收天线模块包括接收天线阵、合成器和低噪放，接收天线阵包括两个横向天线单元，天线单元为微带天线；发射天线模块包括发射天线阵、馈电网络和功分移相器，发射天线阵采用微带天线单元组阵。本实用新型的共形微带多波束切换天线与飞行器共形的同时节约了其占用空间，并能实现天线横向全覆盖和纵向宽波束覆盖。本实用新型的天线采用无源设计，设备适应环境温度范围广。

Description

一种共形微带多波束切换天线

技术领域

本实用新型涉及一种共形微带多波束切换天线，属于无线通信技术领域。

背景技术

相控阵天线是从雷达天线设计中延伸出的天线实现技术，其中的共形相控阵天线由于其外形结构能够与飞行器相吻合，可克服或降低天线对飞行器空气动力学性能的影响，在无线通信领域日益得到重视。

随着现代通信技术的不断发展，对飞行器上共性天线的设计要求日益提高，迫切要求共形相控阵天线在满足小型化、中低输出功率基础上进行射频信号发射和接收。目前多数的飞行器共形相控阵天线采用有源相控阵技术，有源相控阵天线中由于每个天线单元都含有T/R组件及相应控制电路，馈电网络体积大、重量重，无法满足飞行器天线安装结构要求；该天线设备空间狭小，热容小、散热能力差，难以满足飞行器上高温环境要求；该天线在360°扫描情况下，只有选中单元工作，其余单元不工作，功放数量远远大于无源相控阵，造成成本大大增加。传统的无源相控阵天线设计无法满足飞行器特定安装空间及覆盖波束范围的要求，因此，需要设计一种与飞行器共形、在安装空间受限却仍能满足发射和接收天线波束覆盖要求的共形无源相控阵天线。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种共形微带多波束切换天线，可以实现在安装空间受限、高温环境的情况下实现接收和发射天线波束横向全向覆盖和纵向宽波束覆盖。

本实用新型的共形微带多波束切换天线由4组天线组成，4组天线固定在飞行器4上形成圆环形整体，每组天线占90°安装空间。每组天线包括2个发射天线模块1，3和1个接收天线模块2，接收天线模块2在2个发射天线模块1，3的中间。其中，接收天线模块2包括接收天线阵5、合成器6和低噪放7，接收天线阵5包括两个横向天线单元，天线单元为微带天线；发射天线模块1，3包括发射天线阵8、馈电网络9和功分移相器10，发射天线阵8采用微带天线单元组阵。

本实用新型的共形微带多波束切换天线，其接收天线阵5与发射天线阵8应用的小型化微带天线尺寸相同，尺寸根据发射天线安装高度确定，为长、宽相等的矩形微带天线。

有益效果

（1）本实用新型的天线结构设计将一个接收天线模块和两个发射天线模块组成一组，整个天线由4组天线构成，实现与飞行器共形的同时节约了其占用空间，与此同时能够实现天线横向全覆盖和纵向宽波束覆盖。

（2）发射天线的微带天线单元采用小型化设计，由功分移相器形成扫描波束，功分移相器和馈电网络采用高集成度设计，提高了空间利用率。

（3）本实用新型的天线采用无源设计，选用器件均为无源器件，设备适应环境温度范围广。

附图说明

图1为本实用新型天线结构示意图。

图2为本实用新型接收天线模块结构示意图。

图3为本实用新型发射天线模块结构示意图。

图4为天线波束控制示意图。

其中，1-发射天线模块I，2-接收天线模块，3-发射天线模块II，4-飞行器，5-接收天线阵，6-合成器，7-低噪放，8-发射天线阵，9-馈电网络，10-功分移相器。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种新型共形微带多波束切换天线，采用无源共形相控阵，依照飞行器4结构位置将整个天线分为四组天线，如图1所示，每组天线占90°安装空间，4组天线固定在飞行器4上形成圆环形整体。其中，4组天线的固定方式为铆接。每组天线包括两个发射天线模块1，3和一个接收天线模块2，接收天线模块2在两个发射天线模块1，3中间。

每个接收天线模块2包括接收天线阵5、合成器6和低噪放7，如图2所示。接收天线阵5包括两个横向天线单元，天线单元为小型化设计的微带天线。接收天线模块波束覆盖范围由两个横向天线单元合成。

每个发射天线模块1，3包括发射天线阵8、馈电网络9和功分移相器10，如图3所示。发射天线阵8采用微带天线单元组阵的方式，通过功分移相组件形成的扫描波束达到波束横向全覆盖和纵向宽波束覆盖的要求。

接收天线阵5与发射天线阵8应用的小型化微带天线尺寸相同，是根据发射天线安装高度确定，设计为长、宽相等的矩形微带天线。由于接收天线模块仅应用两个微带天线单元，因此在4个接收天线阵的剩余空间分别放置天线波束控制器以及微波开关。

如图4所示，由天线波束控制器控制天线横向和纵向波束的选择。在横向波束控制上，采用天线波束控制器结合微波开关进行接收和发射天线模块的选择。由天线波束控制器控制两个微波开关，这两个微波开关分别连接4组接收天线模块和8组发射天线模块的天线阵，微波开关选中的天线模块即为处于工作状态的天线模块，其余天线模块不工作。在纵向波束控制上，天线波束控制器控制发射天线模块功分移相器的状态，由功分移相器的不同状态控制发射天线模块纵向波束的形成。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种共形微带多波束切换天线，其特征在于所述切换天线由4组天线组成，4组天线固定在飞行器（4）上形成圆环形整体，每组天线占90°安装空间；每组天线包括2个发射天线模块（1，3）和1个接收天线模块（2），接收天线模块（2）在2个发射天线模块（1，3）的中间；

所述接收天线模块（2）包括接收天线阵（5）、合成器（6）和低噪放（7）；接收天线阵（5）包括两个横向天线单元，天线单元为微带天线；

所述发射天线模块（1，3）包括发射天线阵（8）、馈电网络（9）和功分移相器（10）；发射天线阵（8）采用微带天线单元组阵。

2.如权利要求1所述的一种共形微带多波束切换天线，其特征在于接收天线阵（5）与发射天线阵（8）应用的小型化微带天线尺寸相同，尺寸根据发射天线安装高度确定，为长、宽相等的矩形微带天线。

3.如权利要求1或2所述的一种共形微带多波束切换天线，其特征在于4组天线固定在飞行器上的固定方式为铆接。

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