[发明专利]一种低复杂度瓦片式相控阵馈电结构

说明书

本发明公开了一种应用于瓦片式相控阵天线的馈电结构，通过对射频模块的特定排列以易于馈电网络的设计。其包括实现微波射频信号传输的多层微波板，所述的多层微波板集成了相控阵天线辐射单元、射频模块、馈电网络、以及射频互连过孔等。本发明通过使用一种新的瓦片式相控阵天线馈电结构，降低了有限空间内的馈电网络设计难度，有效利用射频模块间隙，精简多层微波板层结构，减小信号传输损耗，降低制造成本。

技术领域

本发明涉及瓦片式相控阵天线技术领域，具体说其涉及一种瓦片式相控阵天线的馈电结构。

背景技术

相控阵天线通过对不同阵元馈电相位的控制实现波速扫描与波速赋形的功能，能实现波束间通信空间容量调整以及在空间实现信号功率的合成，在雷达、通信等领域应用前景广阔。相控阵天线根据电路组装方式大致可分为砖块式和瓦片式两种形式，各有其特点。

传统砖块式相控阵设计简单，安装方便，散热能力佳，功率大，但由于其重量和占据空间大等特点，使得其发展应用受到了很大局限。而新的瓦片式相控阵天线采用层叠结构，有着重量轻、体积小、易于集成等特点，有效拓宽了相控阵天线的应用空间。

如今常见的瓦片式相控阵馈电方式普遍为通过馈电网络连接多个射频模块(如射频芯片等)馈电，然后该射频模块再对多个相控阵辐射阵元进行馈电，通过数字电路控制射频模块的输出进而控制相控阵辐射阵元的馈电相位来实现相控阵功能。馈电网络占据空间较大，在高频段，阵元以及阵元间距的减小导致射频模块之间的间距减小，对馈电网络结构提出了挑战。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种新的馈电结构，有效利用相控阵射频模块间隙空间，降低馈电网络设计难度，同时在一定程度上减小相控阵空间占用面积，精简层结构，降低成本，具有很强的工程实用性。

技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的一种瓦片式相控阵馈电结构，包括实现微波射频信号传输信号载体的多层微波板，多层微波板可由介质基板、硅基片或者石英基片等组成。所述多层微波板上集成了射频模块、馈电网络、相控阵天线辐射单元以及射频互连过孔等，其中射频模块布置于微波板背面，相控阵天线辐射单元布置于微波板正面，馈电网络布置于微波板背面，位于多个射频模块之间，馈电网络的输出端口与射频模块的输入端口相连，射频互连过孔穿过微波板，将射频模块的输出端口与相控阵天线辐射单元相连。

进一步的，每个射频模块通过射频互连过孔与其对应的四个相控阵天线辐射单元相连，所述四个相控阵天线辐射单元遵循两行两列的方式整齐排布。

进一步的，所述位于多层微波板背面的射频模块遵循以下方式排布：从左往右，第一列射频模块按照射频输入引脚向右的方式排布，第二列射频模块相对于第一列射频模块朝向旋转了180°，按照射频输入引脚向左的方式排布；第三列射频模块相对于第二列射频模块朝向旋转了180°，按照射频输入引脚向右的方式排布，与第一列射频模块朝向相同，第四列射频模块相对于第三列射频模块朝向旋转了180°，照射频输入引脚向左的方式排布，与第二列射频模块朝向相同；如若多列，后面列数的射频模块排布方式以此类推。

进一步的，所述水平方向上每行第一列和第二列的两射频模块为一组，通过一等分二功率分配器进行连接馈电，每行第三列和第四列的两射频模块为一组，通过一等分二功率分配器进行连接馈电，如若多行以此类推，每个一等分二功率分配器的输出端口与对应射频模块的输入端口相连；所述垂直方向上第一行和第二行的两个一等分二功率分配器呈镜像对称分布，再通过一等分二功率分配器连接馈电，组成一等分四功率分配网络，并以此类推。

进一步的，所述一等分二功率分配器可以为T型功率分配器或者威尔金森功率分配器等，若加载有隔离电阻，需根据实际情况选择电阻尺寸以便能放置于射频模块之间空隙。

进一步的，馈电网络输入端口到输出端口的距离均相等，因此射频模块的输入相位相同。