[实用新型]一种收发频分全双工共口径相控阵天线

说明书

本实用新型公开了一种收发频分全双工共口径相控阵天线，属于天线技术领域，相控阵天线包括一个天线阵列，天线阵列包括自上而下设置的多个双频天线单元和一套TR组件；双频天线单元包括工作在频段f₁、设于多层发射微波板表面的发射天线和工作在频段f₂、设于多层接收微波板表面的接收天线，发射天线、接收天线自上而下同轴心叠层分布且间距为共用无栅瓣单元间距；TR组件包括多个独立的发射通道和多个独立的接收通道；本实用新型相控阵天线具有天线阵面占用面积小，剖面低、体积小、重量轻，具备极高的平台环境适应性的特点。

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种收发频分全双工共口径相控阵天线。

背景技术

在毫米波卫星通信等应用领域中均采用收发频分全双工的工作模式以满足通信业务的需求，传统的终端设备普遍采用固定波束天线(如反射面天线)结合机械扫描的体制，针对不同的收发工作频率，可共用同一个反射面，仅需根据收发频率的不同分别使用不同的馈源与射频前端，在不同的收发频率同时实现信号的发射与接收，同时，通过频分的基础上，进一步采用收发不同旋转方向圆极化的极化隔离形式实现收发隔离，最终使用的反射面天线为双频双圆极化天线。

随着毫米波相控阵天线技术的发展，在通信及数据传输等终端设备中的应用逐渐普及，其灵活捷变的电子波束扫描体制替代了传统的固定波束天线结合机械扫描的体制，满足高速率、高精度、高可靠的应用需求。但因毫米波频段波长小，为适应应用需求，通道之间的间距受到限制，在现有技术方案中，结合圆极化旋向要求，如图1所示，只能采用发射频段与接收频段各自分别设计一个发射天线阵面和一个接收天线阵面，即发射天线阵列中使用单发射频率单左旋圆极化的阵列天线单元，接收天线阵列中使用单接收频率单右旋圆极化的阵列天线单元，同时进行信号发射与接收工作，并再将两个独立的阵面在一个结构平面上一体化集成的方式。

综上所述，同等性能条件下，传统固定波束天线的机械扫描结构体积大、重量重、波束灵活性差，但采用双频双圆极化天线使收发可共用口径，占用面积小；相控阵天线中发射天线阵列、接收天线阵列各自需要一个单频单圆极化阵面，因此天线的总口径较大，对于平台载体而言，需提供较大的安装面积。因此，随着各类平台载体对于卫星通信及其应用场景与环境的综合化、复杂化、多元化演变，传统固定波束天线与收发分置的相控阵天线均无法适应终端设备在满足功能、性能条件下的平台适应性要求，如低剖面、小型化、轻量化、收发天线隔离度高等。如公开号为CN109904599A、专利名称为K/Ka双频段共口径天线阵的实用新型专利，其在满足无栅瓣条件下将Ka频段贴片与K频段贴片设于同一层，虽然实现了收发天线共口径这一技术效果，但是由于贴片天线的圆极化性能仅限于贴片的法线方向半功率波束宽度范围内，因此该技术方案中将Ka频段贴片与K频段贴片设于同一层会使得两个天线在平面方向的极化都变成近似线极化，从而不存在不同旋向的极化隔离，而仅有两个贴片之间的近场互耦，由于物理距离相互贴近，导致收发天线之间隔离度差，最终发射通道信号经收发天线之间泄漏进入接收通道而抬高接收噪声，使系统性能恶化。

此外，收发各一个阵面的相控阵天线实现形式，收发阵面各需要一套大规模的T组件或R组件，导致使用元器件的总数量大，物料成本高，难以满足各类平台对高性能毫米波卫星通信终端设备低成本、批量化、产业化的需求。如公开号为CN109904599A、专利名称为K/Ka双频段共口径天线阵的实用新型专利，其虽然实现了收发共口径，但后端TR组件、控制电路、供电电路等的设计，不得不以纵向高度空间来实现，最终该天线阵列剖面高、体积很大，并不能满足现有应用场景的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中相控阵天线剖面高、体积很大，收发天线之间隔离度差、成本高的问题，提供一种收发频分全双工共口径相控阵天线。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种收发频分全双工共口径相控阵天线，包括一个天线阵列，所述天线阵列包括自上而下设置的多个双频天线单元和一套TR组件，所述多个双频天线单元与所述TR组件集成于同一个多层微波板上形成所述天线阵列；