阅读说明：本技术 一种相控阵天线校准网络 (Phased array antenna calibration network ) 是由 韩鹏 武俊伟 彭建坤 党涛 于 2019-08-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种相控阵天线校准网络,包括依次设置的上层微带印制板和下层微带印制板；上层微带印制板的上表面设置有第一微带传输线,上层微带印制板的下表面或下层微带印制板的上表面设置有第二微带传输线；第一微带传输线的两个端口分别为用于与天线辐射单元连接的第一端口和用于与收发组件连接的第二端口；第二微带传输线的两个端口分别为用于与校准信号设备连接的第三端口和用于与吸收负载连接的第四端口；第一微带传输线与第二微带传输线部分靠近并且两者靠近的部分同向布置以形成微带定向耦合器。本发明实施例的相控阵天线校准网络,校准精度高、元件器少、体积小、电路简单的、容易集成化设计。(The invention discloses a phased array antenna calibration network, which comprises an upper layer microstrip printed board and a lower layer microstrip printed board which are arranged in sequence; the upper surface of the upper layer microstrip printed board is provided with a first microstrip transmission line, and the lower surface of the upper layer microstrip printed board or the upper surface of the lower layer microstrip printed board is provided with a second microstrip transmission line; two ports of the first microstrip transmission line are respectively a first port used for being connected with the antenna radiation unit and a second port used for being connected with the transceiving component; two ports of the second microstrip transmission line are respectively a third port for connecting with the calibration signal equipment and a fourth port for connecting with the absorption load; the first microstrip transmission line is partially adjacent to the second microstrip transmission line and the adjacent portions are arranged in the same direction to form a microstrip directional coupler. The phased array antenna calibration network provided by the embodiment of the invention has the advantages of high calibration precision, few elements, small volume, simple circuit and easiness in integrated design.)

一种相控阵天线校准网络

技术领域

本发明属于相控阵天线校准技术领域，特别涉及一种相控阵天线校准网络。

背景技术

相控阵天线由于波束扫描由计算机控制，天线波束在空间几乎无惯性扫描，使相控阵雷达具有边扫描边跟踪的能力及利用时间分割技术实时跟踪多个目标的能力而得到广泛应用。相控阵天线的性能优劣在于对每个辐射单元馈电的幅度和相位精确控制，而相控阵天线中的校准网络是实现对辐射单元馈电的幅度和相位精确控制的关键硬件设备，通过校准网络可以获得每个辐射单元馈电通道的初始幅度和相位，从而可以精确设定每个辐射单元幅度和相位的变化，形成理想的天线波束。

相控阵天线校准网络分为外校准和内校准两种设计。外校准的校准网络是通过在天线阵面的前方放置一个辐射单元，通过该辐射单元与天线阵面每个辐射单元的相互耦合来获取阵面每个辐射单元馈电的幅度和相位，外校准的校准网络虽然设计简单，但该辐射单元与天线阵面每个辐射单元的互耦容易受环境影响而发生变化，辐射单元位置不同，耦合大小差别比较大，测试精度差；内校准的校准网络是在每个辐射单元输入端口通过耦合电路增加耦合端口，耦合端口由一分多的功率分配器连接组成了校准网络，内校准的校准网络虽然测试精度高，但实现电路复杂，元器件多，设计复杂，不容易与其他模块集成化设计，特别对于辐射单元数量较多的大型相控阵天线，结构难以实现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是如何提供校准精度高、元件器少、体积小、电路简单的、容易集成化设计的相控阵天线校准网络。

为了解决上述技术问题，本申请的实施例首先提供了一种相控阵天线校准网络，包括依次设置的上层微带印制板和下层微带印制板；

所述上层微带印制板的上表面设置有第一微带传输线，所述上层微带印制板的下表面或所述下层微带印制板的上表面设置有第二微带传输线，或者，所述上层微带印制板的上表面设置有第二微带传输线，所述上层微带印制板的下表面或所述下层微带印制板的上表面设置有第一微带传输线；

所述第一微带传输线的两个端口分别为用于与天线辐射单元连接的第一端口和用于与收发组件连接的第二端口；

所述第二微带传输线的两个端口分别为用于与校准信号设备连接的第三端口和用于与吸收负载连接的第四端口；

所述第一微带传输线与所述第二微带传输线部分靠近并且两者靠近的部分同向布置以形成微带定向耦合器。

优选地，所述第一微带传输线为多个，多个所述第一微带传输线的两端一一对应连接多个天线辐射单元和多个收发组件；

所述第二微带传输线为一个；

所述第二微带传输线蛇形设置以使所述第二微带传输线均有与多个所述第一微带传输线靠近的部分并且两者靠近的部分均同向布置而形成多个所述微带定向耦合器。

优选地，多个所述第一微带传输线相互平行设置；

所述第二微带传输线蛇形弯折以使所述第二微带传输线与多个所述第一微带传输线靠近的部分平行。

优选地，多个所述第一微带传输线的间距相同；

所述第二微带传输线的位于两个所述第一微带传输线之间的各部分均呈直井状，并且直井状的部分靠近两个所述第一微带传输线中的一个。

优选地，多个所述第一微带传输线的长度均与所述上层微带印制板的宽度相等；所述第二微带传输线的直井状的部分的长度小于所述第一微带传输线的长度。

优选地，所述第一微带传输线的靠近所述第二微带传输线的所述第三端口的端口为所述第二端口。

优选地，所述第三端口和所述第四端口设置在所述上层微带印制板的上表面。

优选地，当所述第二微带传输线设置在所述上层微带印制板的下表面或所述下层微带印制板的上表面时，所述第二微带传输线的所述第三端口和所述第四端口通过所述上层微带印制板上设置的金属化过孔设置在所述上层微带印制板的上表面。

优选地，所述上层微带印制板和所述下层微带印制板是两块分别独立加工的印制板或是一个整体加工的双层印制板。

优选地，所述第一微带传输线的长度大于四分之一的相控阵天线的工作波长；所述第一微带传输线的宽度由相控阵天线系统特性阻抗、所述上层微带印制板和所述下层微带印制板的总厚度、所述上层微带印制板的介电常数和所述下层微带印制板的介电常数决定；所述第二微带传输线的宽度由相控阵天线系统特性阻抗、所述下层微带印制板总厚度和所述下层微带印制板的介电常数决定。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

相控阵天线校准网络，通过设置的第一微带传输线和第二微带传输线形成微带定向耦合器，通过微带定向耦合器与天线辐射单元、收发组件、校准信号设备和吸收负载配合，可以实现校准，通过调整第一微带传输线和第二微带传输线之间的间距，使之具有适当的耦合系数，耦合系数不受其他因素干扰，可保证校准精度。

该相控阵天线校准网络由微带传输线实现，元器件少，体积小，结构简单可靠，适合集成化设计。

本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本申请实施例的附图与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，但并不构成对本申请技术方案的限制。

图1是根据本发明一实施例的相控阵天线校准网络的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

一种相控阵天线校准网络，包括依次设置的上层微带印制板和下层微带印制板；所述上层微带印制板的上表面设置有第一微带传输线，所述上层微带印制板的下表面或所述下层微带印制板的上表面设置有第二微带传输线，或者，所述上层微带印制板的上表面设置有第二微带传输线，所述上层微带印制板的下表面或所述下层微带印制板的上表面设置有第一微带传输线；所述第一微带传输线的两个端口分别为用于与天线辐射单元连接的第一端口和用于与收发组件连接的第二端口，所述第一微带传输线的两个端口分别与天线辐射单元和收发组件连接；所述第二微带传输线的两个端口分别为用于与校准信号设备连接的第三端口和用于与吸收负载连接的第四端口，所述第二微带传输线的两个接口分别与校准信号设备和吸收负载连接；所述第一微带传输线与所述第二微带传输线部分靠近并且两者靠近的部分同向布置以形成微带定向耦合器，通过微带定向耦合器与天线辐射单元、收发组件、校准信号设备和吸收负载配合，可以实现校准。

下面以具体的实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，为本发明实施例的一种相控阵天线校准网络，其包括依次设置的上层微带印制板1和下层微带印制板(图中未示出)；上层微带印制板1的上表面设置有第一微带传输线2，上层微带印制板1的下表面或下层微带印制板的上表面设置有第二微带传输线3，或者，上层微带印制板1的上表面设置有第二微带传输线3，上层微带印制板1的下表面或下层微带印制板的上表面设置有第一微带传输线2，下层微带印制板的下表面不设置电路；第一微带传输线2的两个端口分别为用于与天线辐射单元(图中未示出)连接的第一端口和用于与收发组件(图中未示出)连接的第二端口；第二微带传输线3的两个端口分别为用于与校准信号设备4连接的第三端口和用于与吸收负载5连接的第四端口，其中，第三端口作为校准端口，第四端口连接吸收负载，用于吸收多余的校准信号；第一微带传输线2与第二微带传输线3部分靠近并且两者靠近的部分同向布置以形成微带定向耦合器6，形成的微带定向耦合器6与天线辐射单元、收发组件、校准信号设备4和吸收负5载配合实现校准，通过调整第一微带传输线2和第二微带传输线3之间的间距(第一微带传输线2和第二微带传输线3在印制板的板面上的投影之间的间距)，可以使第三端口与第二端口之间具有适当的耦合系数，耦合系数不受其他因素干扰，可保证校准精度。

该相控阵天线校准网络由微带传输线实现，元器件少，体积小，结构简单可靠，适合集成化设计。

在一个实施例中，参考图1，第一微带传输线2为多个，多个第一微带传输线2的两端一一对应连接多个天线辐射单元和多个收发组件；第二微带传输线3为一个；第二微带传输线3蛇形设置以使第二微带传输线3均有与多个第一微带传输线2靠近的部分并且两者靠近的部分均同向布置而形成多个微带定向耦合器。由于第二微带传输线3与各个第一微带传输线2均有靠近并且同向的部分，从而形成多个微带定向耦合器6，多个微带定向耦合器6通过第二微带传输线3首尾相接串联在一起，构成了具有多个微带定向耦合器6的校准网络，将具有多个微带定向耦合器6的相控阵天线校准网络称为多路相控阵天线校准网络。图1中示出了17路相控阵天线校准网络的结构示意图。通过调节第二微带传输线3与多个第一微带传输线1靠近并且同向的部分的间距(第一微带传输线2和第二微带传输线3在印制板的板面上的投影之间的间距)，能够实现第三端口与多个第一微带传输线2的第二端口之间具有适当的耦合系数，耦合系数不受其他因素干扰，可保证校准精度。本实施例的相控阵天线校准网络尤其适合辐射单元数量较多的大型相控阵天线校准网络高精度、集成化设计的要求。

在一个实施例中，参考图1，多个第一微带传输线2相互平行设置；第二微带传输线3蛇形弯折以使第二微带传输线3与多个第一微带传输线2靠近的部分平行，第二微带传输线3与多个第一微带传输线2形成多个平行的微带定向耦合器6。

在一个实施例中，参考图1，多个第一微带传输线2的间距相同；第二微带传输线3的位于两个第一微带传输线2之间的各部分均呈直井状，并且直井状的部分靠近两个第一微带传输线2中的一个，其中，第二微带传输线3的位于两个第一微带传输线2之间的各部分表示第二微带传输线3在印制板的板面的投影位于两个第一微带传输线2在印制板的板面的投影之间的各部分。根据实际情况，可以将多个直井状的部分靠近多个第一微带传输线2的距离设置为相等。第二微带传输线3包括将多个直井状的部分连接的连接部，多个连接部均垂直于第一微带传输线2。第二微带传输线3通过弯折分别与多个独立的第一微带传输线2近距离同方向布线，使每一个独立的第一微带传输线2与第二微带传输线3都形成了微带定向耦合器6，多个微带定向耦合器6通过第二微带传输线3首尾相接依次串联在一起进而构成了校准网络。

在一个实施例中，参考图1，多个第一微带传输线2的长度均与上层微带印制板1的宽度相等；第二微带传输线3的直井状的部分的长度小于第一微带传输线2的长度，第二微带传输线3的直井状的部分靠近在第一微带传输线3的中间的位置。

在上述实施例中，第一微带传输线2的靠近第二微带传输线3的第三端口的端口为第二端口，第二端口用于连接收发组件，第一微带传输线2的另一端口连接天线辐射单元。

在一个实施例中，为了方便设计和安装相控阵天线校准网络，第三端口和第四端口设置在上层微带印制板1的上表面。

进一步地，当第二微带传输线3设置在上层微带印制板1的下表面或下层微带印制板的上表面时，第二微带传输线3的所述第三端口和第四端口通过上层微带印制板1上设置的金属化过孔设置在上层微带印制板1的上表面。

在上面的实施例中，上层微带印制板1和下层微带印制板是两块分别独立加工的印制板或是一个整体加工的双层印制板。

在上述的实施例中，第一微带传输线2的长度大于四分之一的相控阵天线的工作波长；第一微带传输线2的宽度由相控阵天线系统特性阻抗、上层微带印制板1和下层微带印制板的总厚度、上层微带印制板1的介电常数和下层微带印制板的介电常数决定；第二微带传输线3的宽度由相控阵天线系统特性阻抗、下层微带印制板总厚度和下层微带印制板的介电常数决定。吸收负载5的功率容量由校准信号的功率以及校准网络每路耦合功率决定。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。