CN206225545U - 一种多波束*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种多波束***，其包括天线阵、至少一馈电网络以及至少一电子开关组，馈电网络包括串联的第一罗特曼透镜组和第二罗特曼透镜组；其中，电子开关组馈电连接第二罗特曼透镜组，第二罗特曼透镜组馈电连接第一罗特曼透镜组，第一罗特曼透镜组馈电连接天线阵。本实用新型多波束***结构简单且能够实现稳定的二维扫描。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信技术领域，特别是涉及一种多波束***。
背景技术
多波束***广泛应用于卫星通信、雷达、电子对抗等领域，而传统的多波束***大多采用相控阵的方式实现。相控阵的方式可以实现波束的准确指向和灵活扫描，然而它需要大量的集成移相器、功分器和定向耦合器，因此相控阵***设备量大、复杂度高，随之带来了成本高、可靠性较差以及后续的维护难度大等缺点。
实用新型内容
本实用新型提供一种多波束***，以解决现有技术中的多波束***结构复杂且性能不稳定的问题。
为解决上述问题，本实用新型提出一种多波束***，包括天线阵、至少一馈电网络以及至少一电子开关组，所述馈电网络包括串联的第一罗特曼透镜组和第二罗特曼透镜组；其中，所述电子开关组馈电连接所述第二罗特曼透镜组，所述第二罗特曼透镜组馈电连接所述第一罗特曼透镜组，所述第一罗特曼透镜组馈电连接所述天线阵。
其中，所述天线阵包括m×n阵列排布的多个辐射单元，所述辐射单元包括一振子；所述多波束***包括一馈电网络；所述第一罗特曼透镜组包括m个第一罗特曼透镜，所述第一罗特曼透镜包括n个输出口；所述一馈电网络的第一罗特曼透镜组的m×n个输出口，与m×n阵列排布的振子一一对应馈电连接，所述m、n均为正整数。
其中，所述天线阵包括m×n阵列排布的多个辐射单元，所述辐射单元包括第一振子和第二振子；所述多波束***包括两馈电网络；所述第一罗特曼透镜组包括m个第一罗特曼透镜，所述第一罗特曼透镜包括n个输出口；其中，一馈电网络的第一罗特曼透镜组的m×n个输出口，与m×n阵列排布的第一振子一一对应馈电连接；另一馈电网络的第一罗特曼透镜组的m×n个输出口，与m×n阵列排布的第二振子一一对应馈电连接，所述m、n均为正整数。
其中，所述第一振子和所述第二振子构成双极化压铸半波振子。
其中，所述第一振子和所述第二振子以±45°的极化方式构成双极化压铸半波振子。
其中，所述第一罗特曼透镜包括a个输入口；所述第二罗特曼透镜组包括a个第二罗特曼透镜，所述第二罗特曼透镜包括m个输出口；所述第二罗特曼透镜组的m×a个输出口，与所述第一罗特曼透镜组的m×a个输入口一一对应馈电连接实现串联，所述a为正整数。
其中，所述第二罗特曼透镜包括b个输入口；所述电子开关组包括b个电子开关，所述电子开关包括a个输出口；所述电子开关组的b×a个输出口，与所述第二罗特曼透镜组的b×a个输入口一一对应馈电连接，所述b为正整数。
其中，所述电子开关具有一个输入口。
其中，所述a＝m＝8，所述n＝10，所述b＝7。
其中，所述第一罗特曼透镜包括第一接地端口，所述第二罗特曼透镜包括第二接地端口。
本实用新型多波束***包括天线阵、至少一馈电网络以及至少一电子开关组，馈电网络包括串联的第一罗特曼透镜组和第二罗特曼透镜组；其中，电子开关组馈电连接第二罗特曼透镜组，第二罗特曼透镜组馈电连接第一罗特曼透镜组，第一罗特曼透镜组馈电连接天线阵。本实用新型多波束***通过两组罗特曼透镜实现二维扫描，结构简单，性能稳定且便于维护。
附图说明
图1是本实用新型多波束***第一实施方式的结构示意图；
图2是图1所示多波束***第一实施方式中天线阵的结构示意图；
图3是图1所示多波束***第一实施方式中馈电网络的结构示意图；
图4是图1所示多波束***第一实施方式中第一罗特曼透镜的结构示意图；
图5是图1所示多波束***第一实施方式中第二罗特曼透镜的结构示意图；
图6是图1所示多波束***第一实施方式中电子开关的结构示意图；
图7是图1所示多波束***第一实施方式中第一罗特曼透镜馈电时的远场方向图；
图8是图1所示多波束***第一实施方式中第二罗特曼透镜馈电时的远场方向图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对实用新型所提供的一种天线传动装置及天线做进一步详细描述。
请参阅图1，图1是本实用新型多波束***第一实施方式的结构示意图，本实施方式多波束***100包括天线阵11、馈电网络12和电子开关组13。
其中，馈电网络12包括串联的第一罗特曼透镜组121和第二罗特曼透镜组122。电子开关组13馈电连接第二罗特曼透镜组122，第二罗特曼透镜组122馈电连接第一罗特曼透镜组121，第一罗特曼透镜组121馈电连接天线阵11。
即本实施方式中电子开关11控制激励第二罗特曼透镜组122的输入口，并依次激励第二罗特曼透镜组122和第一罗特曼透镜组121，最后由第一罗特曼透镜组121给天线阵11馈电，从而实现天线阵11方位面和俯仰面的二维扫描。
天线阵11包括多个辐射单元111和反射板112，辐射单元111以m×n阵列排布的方式设置在反射板112上。本实施方式中反射板112为铝合金。辐射单元111包括一个振子，该辐射单元111为单极化辐射单元。具体请参阅图2，图2是图1所示多波束***第一实施方式中天线阵的结构示意图。
对于馈电网络12，可参阅图3、图4和图5，图3是图1所示多波束***第一实施方式中馈电网络的结构示意图，图4是图1所示多波束***第一实施方式中第一罗特曼透镜的结构示意图，图5是图1所示多波束***第一实施方式中第二罗特曼透镜的结构示意图。
馈电网络12中第一罗特曼透镜组121包括m个第一罗特曼透镜1211，该第一罗特曼透镜1211包括n个输出口1212。
整个第一罗特曼透镜组121则包括m×n个输出口1212，该m×n个输出口1212与m×n阵列排布的辐射单元111一一对应馈电连接，使用50Ω同轴电缆焊接的方式，以实现天线阵11的辐射扫描。具体来说，第k1个第一罗特曼透镜1211的n个输出口1212能够对第k1列n个辐射单元111馈电，而m个第一罗特曼透镜1211的第k2个输出口1212能够对第k2行m个辐射单元111馈电。
其中m，n均为正整数，1≤k1≤m，1≤k2≤n。且水平方向的两辐射单元111之间距离为d＝0.6λ0，垂直方向的两辐射单元111之间距离为L＝0.8λ0，λ0为中心频点的自由空间波长。
第一罗特曼透镜1211还包括a个输入口1213，因此包括m个第一罗特曼透镜1211的第一罗特曼透镜组121具有m×a个输入口1213。
相应第二罗特曼透镜组122包括a个第二罗特曼透镜1221，该第二罗特曼透镜1221包括m个输出口1222。因此整个第二罗特曼透镜组122具有m×a个输出口1222。
上述m×a个输出口1222与m×a个输入口1213一一对应馈电连接，使用50Ω同轴电缆焊接的方式。具体来说，第k3个第二罗特曼透镜1221的m个输出口1222能够对m个第一罗特曼透镜1211的第k3个输入口馈电，而a个第二罗特曼透镜1221的第k4个输出口1222能够对第k4个第一罗特曼透镜1211的a个输入口1213馈电。
其中，a为正整数，1≤k3≤a，1≤k4≤m。
第二罗特曼透镜1221还包括b个输入口1223，包括了a个第二罗特曼透镜1221的第二罗特曼透镜组122具有b×a个输入口1223。
相应的电子开关组13具有b个电子开关131，具体可参阅图6，图6是图1所示多波束***第一实施方式中电子开关的结构示意图。电子开关131包括a个输出口132和一个输入口133。因此电子开关组13包括b×a个输出口132，而该输入口133也为多波束***100的输入口，且输入口133为N型接头，能够方便与外部射频拉远单元(RRU，Radio Remote Unit)相连。本实施方式中电子开关131为高频电子开关。
电子开关组13的b×a个输出口132与第二罗特曼透镜组122的b×a个输入口1223一一对应馈电连接，使用50Ω同轴电缆焊接的方式。具体来说，第k5个电子开关的a个输出口132能够对a个第二罗特曼透镜1221的第k5个输入口1223馈电，b个电子开关的第k6个输出口132能够对第k6个第二罗特曼透镜1221的b个输入口1223馈电。
其中b为正整数，1≤k5≤b，1≤k6≤a。
以上第一罗特曼透镜1211能够对单列辐射单元111馈电，从而实现天线阵11在俯仰面的一维扫描；而第二罗特曼透镜1221则在不同输入口1223的激励下经由第一罗特曼透镜1211对单列辐射单元111馈电，从而实现天线阵11在方位面的扫描。通过电子开关组15控制第二罗特曼透镜1221的输入口1223激励的切换，从而实现天线阵11在俯仰面和方位面的二维扫描。
第一罗特曼透镜1211上还具有第一接地端口1214，第二罗特曼透镜1221上具有第二接地端口1224。且第一罗特曼透镜1211和第二罗特曼透镜1221均为微带结构，即以介质基板为基础，在介质基板下表面覆盖铜层，介质基板上表面设置微带线路，微带线路则包括罗特曼透镜的输入口、输出口、透镜腔体以及接地端口。
其中，输入口包括50Ω输入传输线以及与透镜腔体连接的阻抗渐变段；输出口也包括50Ω输出传输线以及与透镜腔体连接的阻抗渐变段；透镜腔体是能够使信号从输入口到各个输出口产生不同时延的特殊腔体，其根据准光学理论设计；接地端口包括50Ω输出传输线以及与透镜腔体连接的阻抗渐变段，50Ω输出传输线末端通过焊接50Ω贴片电阻来接地，其目的是吸收透镜腔体内谐振的信号，使输出口的幅度分布更加理想，达到有效抑制阵列波束旁瓣的效果。上述阻抗渐变段能够使输入传输线的阻抗与透镜腔体达到理想匹配效果。
本实施方式中a＝m＝8、n＝10、b＝7，天线阵11为8×10的辐射单元阵列。电子开关131为包括8个输出口132和1个输入口133，即电子开关131为1出8的单刀8掷开关。且电子开关131为高频输出，开关整条通路的时延达到微秒量级。
第一罗特曼透镜组121具有8个第一罗特曼透镜1211，第一罗特曼透镜1211具有8个输入口1213(也称为波束口)和10个输出口1212(也称为阵列口)，而第一罗特曼透镜1211可称为8波束10单元Rotman透镜。
激励一个第一罗特曼透镜1211的8个输入口1213，从而对10个辐射单元馈电，能够形成8个波束。具体可参阅图7，图7是图1所示多波束***第一实施方式中第一罗特曼透镜馈电时的远场方向图。8个波束的扫描范围在﹣20°和﹢20°之间，而8个波束的固定指向分别为±20°、±16°、±9°和±3°，波束半功率角宽度为9.5±0.5°且各波束之间的交叉电平为﹣1dB。
第二罗特曼透镜组122具有8个第二罗特曼透镜1221，第二罗特曼透镜1221具有7个输入口1223和8个输出口1222，该第二个罗特曼透镜1221可称为7波束8单元Rotman透镜。
激励一个第二罗特曼透镜1221的7个输入口1223，经由第一罗特曼透镜组121从而对8个辐射单元馈电，能够形成7个波束。具体可参阅图8，图8是图1所示多波束***第一实施方式中第二罗特曼透镜馈电时的远场方向图。该7个波束的扫描范围在﹣30°和﹢30°之间，各个波束的固定指向分别为±30°、±20°、±10°和0°，波束半功率角宽度为14.5±0.5°且各波束之间的交叉电平为﹣1dB。
以上对单极化的辐射单元111的馈电方式进行说明。辐射单元111还可为圆极化、线极化或双极化。
若辐射单元为双极化，辐射单元包括双极化压铸振子，双极化压铸振子采用开模加工制得，能够保证振子的结构强度和加工精度，使天线阵具有良好的电路性能和辐射性能。具体来说，双极化压铸振子由第一振子和第二振子以±45°的极化方式构成，该双极化压铸振子输入阻抗为50Ω。
而对于双极化压铸振子的多波束***，基于以上对单极化辐射单元的描述，可知，将其中单极化振子替换为双极化压铸振子后。多波束***中包括有两个馈电网络，
其中，一个馈电网络的第一罗特曼透镜组的m×n个输出口与m×n阵列排布的第一振子一一对应馈电连接；另一馈电网络的第一罗特曼透镜组的m×n个输出口与m×n阵列排布的第二振子一一对应馈电连接。
其他馈电网络内第一罗特曼透镜组和第二罗特曼透镜组的连接方式、电子开关组与第二罗特曼透镜组的连接方式与上述单极化辐射单元中类似，具体不再赘述。
以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种多波束***，其特征在于，所述多波束***包括天线阵、至少一馈电网络以及至少一电子开关组，所述馈电网络包括串联的第一罗特曼透镜组和第二罗特曼透镜组；
其中，所述电子开关组馈电连接所述第二罗特曼透镜组，所述第二罗特曼透镜组馈电连接所述第一罗特曼透镜组，所述第一罗特曼透镜组馈电连接所述天线阵。
2.根据权利要求1所述的多波束***，其特征在于，所述天线阵包括m×n阵列排布的多个辐射单元，所述辐射单元包括一振子；所述多波束***包括一馈电网络；所述第一罗特曼透镜组包括m个第一罗特曼透镜，所述第一罗特曼透镜包括n个输出口；
所述一馈电网络的第一罗特曼透镜组的m×n个输出口，与m×n阵列排布的振子一一对应馈电连接，所述m、n均为正整数。
3.根据权利要求1所述的多波束***，其特征在于，所述天线阵包括m×n阵列排布的多个辐射单元，所述辐射单元包括第一振子和第二振子；所述多波束***包括两馈电网络；所述第一罗特曼透镜组包括m个第一罗特曼透镜，所述第一罗特曼透镜包括n个输出口；
其中，一馈电网络的第一罗特曼透镜组的m×n个输出口，与m×n阵列排布的第一振子一一对应馈电连接；另一馈电网络的第一罗特曼透镜组的m×n个输出口，与m×n阵列排布的第二振子一一对应馈电连接，所述m、n均为正整数。
4.根据权利要求3所述的多波束***，其特征在于，所述第一振子和所述第二振子构成双极化压铸半波振子。
5.根据权利要求4所述的多波束***，其特征在于，所述第一振子和所述第二振子以±45°的极化方式构成双极化压铸半波振子。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的多波束***，其特征在于，所述第一罗特曼透镜包括a个输入口；所述第二罗特曼透镜组包括a个第二罗特曼透镜，所述第二罗特曼透镜包括m个输出口；
所述第二罗特曼透镜组的m×a个输出口，与所述第一罗特曼透镜组的m×a个输入口一一对应馈电连接，所述a为正整数。
7.根据权利要求6所述的多波束***，其特征在于，所述第二罗特曼透镜包括b个输入口；所述电子开关组包括b个电子开关，所述电子开关包括a个输出口；
所述电子开关组的b×a个输出口，与所述第二罗特曼透镜组的b×a个输入口一一对应馈电连接，所述b为正整数。
8.根据权利要求7所述的多波束***，其特征在于，所述电子开关具有一个输入口。
9.根据权利要求7所述的多波束***，其特征在于，所述a＝m＝8，所述n＝10，所述b＝7。
10.根据权利要求7所述的多波束***，其特征在于，所述第一罗特曼透镜包括第一接地端口，所述第二罗特曼透镜包括第二接地端口。
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Cited By (3)
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| CN108562876A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-09-21 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 宽带低副瓣模拟多波束阵列侦察*** |
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