[发明专利]一种可实现任意极化切换的相控阵天线

说明书

本申请涉及相控阵天线领域，具体的说，是涉及一种可实现任意极化切换的相控阵天线，其包括相控阵辐射单元和TR通道模块，TR通道模块包括N个2*2的TR子阵，每个TR子阵含4个辐射单元，每个TR子阵的TR通道数为2*4个；每个相控阵辐射单元包括贴片和位于贴片上的馈点A和馈点B，每个相控阵辐射单元为双馈点馈电。本申请用一套相控阵天线设备，就可以实现以往需要3套相控阵天线设备所具备的功能，即线极化，左旋圆极化，右旋圆极化等，极大的降低了成本，结构尺寸，以及避免了使用有源器件产生的寄生效应。

技术领域

本申请涉及相控阵天线领域，具体的说，是涉及一种可实现任意极化切换的相控阵天线。

背景技术

相控阵天线是由许多天线单元排阵所构成的阵列天线，通过调整各个天线单元的馈电相位实现波束扫描和波束赋形。它具有体积小、质量轻、容易形成多波束，能实现天线波束指向和波束形状快速变化的能力，能实现波束间通信容量的调整等优点，这些优点使其具有多个高速运动目标稳定跟踪的能力；此外，相控阵天线还可在空间实现信号功率的合成，从而获得拥有较大 EIRP（各向同性等效辐射功率），这为增大系统作用距离、提高系统测量精度以及观测包括隐身目标在内的各种低可观测目标提供了技术潜力。由于上述众多优点，使得相控阵天线技术成为近年来雷达，通信系统中发展很快的一项关键技术。

随着技术发展，对系统多功能要求也越来越高。对现有设备中，对于某一固定频段，需要实现不同的功能，就需要几种不同极化的相控阵天线，这将极大的增加了系统以及设备的体积和成本。

目前的极化可变技术方案中，部分使用可控二极管技术，通过直流偏置电压控制二极管的导通与开路，改变天线电流分布，从而实现极化、方向图或者频率重构。另外的是采用电机控制，实现圆极化辐射单元的极化角旋转实现左右旋重构。前者将增加损耗，以及一些由二极管引入的寄生效应，同时也增加天线的成本；后者将增大天线的剖面高度和复杂性。

发明内容

针对现有技术上的上述不足，本申请提出一种成本低、占用空间小，可实现任意极化切换的多功能相控阵天线。

为实现上述技术效果，本申请技术方案如下：

一种可实现任意极化切换的相控阵天线，其特征在于：包括TR通道模块，TR通道模块包括N个2*2 的TR子阵，每个TR子阵含4个相控阵辐射单元，每个TR子阵的TR通道数为2*4个；每个相控阵辐射单元包括贴片和位于贴片上的馈点A和馈点B，每个相控阵辐射单元为双馈点馈电。

进一步地，TR子阵的结构为瓦片式或砖块式。

进一步地，每个TR子阵的收发通道模块包括8个收发通道；每个收发通道模块包括子阵收发通道模块包含TR收发芯片、辐射单元、电源控制电路、波控控制电路和功分器网络；TR收发芯片包括收发放大电路和衰减移相放大多功能电路，TR收发芯片采用多功能芯片和砷化镓芯片；收发放大多功能电路实现发射信号的功率放大，接收信号的低噪声放大和收发切换的功能；衰减移相放大多功能电路实现对组件的衰减、移相控制和信号放大；波控控制电路实现将波控机发出的高速串行数据转换成并行控制码，控制衰减移相电路；电源控制电路实现通道接收、发射电源单独可控；功分器实现通道信号的功分或合成，通过控制多功能芯片的移相、衰减和放大功能，改变多功能芯片的幅度和相位，实现极化方式改变。

更进一步地，每个TR子阵的收发通道模块包括2个四合一多功能集成SOC芯片或者1个八合一多功能集成SOC芯片，分别驱动8个TR收发芯片，由波控子板实现幅度相位控制、收发电源控制和工作模式切换。

具体而言，收发通道模块为一块射频集成板，包括多通道多功能集成SOC芯片、射频通道馈电网络、控制和电源馈线网络，射频集成板由多层微波板设计，多层微波板为射频集成板与FR4混压结构，集成射频通道馈电网络、控制和电源馈线网络，多功能集成SOC芯片与多层微波板由金丝键合方式互联。