[实用新型]一种超宽带长缝耦合串联监测网络

说明书

本发明涉及一种超宽带长缝耦合串联监测网络，旨在改善小孔耦合由阻抗失配引起的监测性能恶化现象，属于雷达馈电网络领域。该串联监测网络由多层印制板电路组成，主要包括多路主通道、监测通道、耦合长缝和金属过孔组。主通道与监测通道均为带状线结构，共用中间层金属地，在该共用金属地上刻蚀了一条长缝隙，其走线方式与监测通道传输线一致；金属过孔组分布在长缝隙和主通道传输线两侧，贯穿整个多层板，使上、下层金属地垂直相连。该串联监测网络在超宽频带内具备平稳的监测性能，适用于各类有源相控阵天线系统的内监测。

技术领域

本发明属于雷达馈电网络领域。

背景技术

在有源相控阵雷达系统中，天线通道的幅相误差会引起天线副瓣的恶化和天线增益的下降，通道幅相一致性误差的监测校准非常重要，天线监测系统在相控阵雷达系统中扮演着非常重要的角色。相对于外监测，内监测系统可快速展开工作，受外界环境干扰小，通道间的相互影响也较小，测量误差及系统稳定性也要优于外监测系统，越来越适用于现代雷达的使用需求。

内监测系统通过在通道内设置定向耦合器作为信号馈入和提取点，并将多个耦合信号通过馈线网络连接起来构成内监测网络，通过提取各通道的耦合信号对有源阵面进行幅相监测校准。这种馈线网络可以是并联形式、串联形式或者串并联混合形式。

串联监测具有结构形式简单，体积小、易集成等优点。串联形式的内监测网络中，采用小孔耦合的定向耦合器主通道传输线一端接天线，另一端接T/R组件，主通道传输线上的信号经过孔隙耦合到另一侧耦合传输线上。将所有定向耦合器的耦合传输线串联起来形成监测通道的传输线，且监测通道一端作为监测信号口，另一端接匹配负载。

串联内监测网络的各主通道间距通常与单元间距相同，此时监测通道传输线一侧有等间距排列的耦合缝隙。由传输线理论可知，监测通道传输线阻抗在缝隙处不匹配，部分电磁波在缝隙处反射。周期排列的缝隙会导致传输线在某频点的反射波同相叠加，最终在传输线的输入端口处电压驻波比急剧上升，称该频点为失配点，其监测的幅度会突然下降，导致该频点附近的通道幅相校准精度的恶化。

当串联内监测网络的工作带宽较窄时，该失配频点通过设计，可以移出工作频带外。在超宽带天线设计中，单元间距一般取最高频的半波长，此处的波长为自由空间波长，介质波长小于自由空间波长。而在监测网络中，相邻缝隙之间的耦合传输线的物理长度不低于单元间距，则该段传输线180°电长度对应的频点，即所述的失配点，必然小于带宽内的最高频。由于传输线的重复性，失配点的整数倍依然是失配点，因此，在两倍频程的宽带内，失配点必然会出现。

在超宽带串联监测网络的设计中，带内失配点问题可以在缝隙处的耦合传输线位置做一些阻抗匹配，减少反射波的影响。但当缝隙个数较多时，需要在各缝隙处依次做阻抗匹配来减小反射波的影响，设计较为复杂，宽带匹配效果也不理想。

发明内容

为了克服小孔耦合结构超宽带工作的不足，本发明提出了一种超宽带长缝耦合串联监测网络，对监测通道传输线进行了超宽带的阻抗匹配设计，使相控阵天线具有平稳的超宽带监测性能。

本发明采取的技术方案为：

一种超宽带长缝耦合串联监测网络，由多层印制板组成，包括第一介质板10、第二介质板20、第三介质板30、第四介质板40、上层金属地101、主通道传输线组201、中间层金属地301、监测通道传输线401、下层金属地402以及金属过孔组50；其中上层金属地101位于第一介质板10上表面，主通道传输线组201位于第二介质板20上表面，中间层金属地301位于第三介质板30上表面，监测通道传输线401位于第四介质板40的上表面，下层金属地402位于第四介质板40的下表面，所有介质板用半固化片压合；中间层金属地301上刻蚀长耦合缝隙3011，金属过孔组50垂直贯穿所有印制板，连接上层金属地101、中间层金属地301和下层金属地402。

进一步地，长耦合缝隙3011与监测通道传输线401结构相同，且在垂直方向投影位置重合。