專利名稱：雙波束集成饋電網(wǎng)絡(luò)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于相控陣天線的雙波束集成饋電網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
雙波束饋電網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用于相控陣天線的雙波束接收系統(tǒng)中，同時(shí)形成兩個(gè)不同指向的接收波束，其中一個(gè)波束指向?yàn)樘炀€陣面法向，另一個(gè)波束偏離天線陣面法向。通常在雙波束饋電網(wǎng)絡(luò)中，2等功分器和12不等功分器分置放置，分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，2等功分器和12不等功分器之間采用射頻電纜連接。這樣雙波束的實(shí)現(xiàn)方法會(huì)帶來如下幾方面的問題:放置整個(gè)饋電網(wǎng) 絡(luò)所需的結(jié)構(gòu)空間很大；由于2等功分器和12不等功分器之間的電纜有嚴(yán)格的相位要求，造成電纜加工比較困難，電纜成本很高；相位誤差不容易控制；調(diào)試工作很大；由于連接電纜很多，可靠性很低；整個(gè)雙波束接收饋電網(wǎng)絡(luò)成本很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是針對(duì)普通雙波束饋電網(wǎng)絡(luò)所需的結(jié)構(gòu)空間很大、相位誤差不容易控制、調(diào)試工作量大、可靠性低、成本高的缺陷，提出一種幅度相位誤差易于控制，調(diào)試工作量小，可靠性高，成本低的雙波束集成饋電網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明目的可以通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)，一種雙波束集成饋電網(wǎng)絡(luò)，包括:兩個(gè)具有不同相位特性的12不等功分器電路板1、2、12個(gè)2等功分器3、兩個(gè)輸出轉(zhuǎn)接器4、兩個(gè)12不等功分器蓋板5和饋電網(wǎng)絡(luò)盒座6，其特征在于:12路輸入信號(hào)Ep匕….E11, E12分別經(jīng)12個(gè)2等功分器等分為兩路信號(hào)，其中一路經(jīng)等相位12不等功分器電路板I合成ΕΣ1,另一路經(jīng)不等相位12不等功分器電路板2相位延遲后再進(jìn)行合成，將各路延遲相位依次為O、Φ、2Φ....10Φ、11Φ信號(hào)合成為ΕΣ2，兩個(gè)不同相位特性的12不等功分器電路板與12個(gè)2等功分器、兩個(gè)輸出轉(zhuǎn)接器之間的物理垂直互連結(jié)構(gòu)連接，采用同軸電纜和微帶轉(zhuǎn)接，上述兩個(gè)不同相位特性的12不等功分器電路板1、2、12個(gè)2等功分器3和兩個(gè)輸出轉(zhuǎn)接器4全部集成在一個(gè)饋電網(wǎng)絡(luò)盒座6內(nèi)，其中:Φ為相位梯度，E為信號(hào)幅度，為相位。本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果:本發(fā)明基于現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提出了將2等功分器、12不等功分器及延遲線進(jìn)行集成設(shè)計(jì)的思路來實(shí)現(xiàn)雙波束，減小了雙波束饋電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)尺寸。本發(fā)明將全部器件集成在一個(gè)饋電網(wǎng)絡(luò)盒座內(nèi)，物理垂直互連結(jié)構(gòu)和饋電網(wǎng)絡(luò)盒座、12不等功分器蓋板、2等功分器蓋板及底板統(tǒng)一設(shè)計(jì)，12不等功分器和2等功分器、輸出轉(zhuǎn)接器之間的物理垂直互連結(jié)構(gòu)采用同軸電纜和微帶轉(zhuǎn)接的方式實(shí)現(xiàn)，從而減小了雙波束饋電網(wǎng)絡(luò)的橫向尺寸，采用小型2等功分器和帶狀線設(shè)計(jì)的12不等功分器減小了雙波束饋電網(wǎng)絡(luò)的高度，饋電網(wǎng)絡(luò)盒座尺寸可以減小到200X 132X 16.5mm。提高了雙波束饋電網(wǎng)絡(luò)的可靠性。本發(fā)明將全部器件集成在一個(gè)饋電網(wǎng)絡(luò)盒座內(nèi)，2等功分器和不同相位特性的12不等功分器之間的連接采用物理垂直互連結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，雙波束饋電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部沒有射頻連接端口，從而提高了系統(tǒng)可靠性。提高了雙波束饋電網(wǎng)絡(luò)的幅相精度。本發(fā)明將全部器件集成設(shè)計(jì)，考慮了各器件之間的相互影響，2等功分器和12不等功分器之間的物理垂直互連結(jié)構(gòu)提高了各端口的相位精度，集成饋電網(wǎng)絡(luò)的幅度精度可達(dá)±0.4dB，相位精度可達(dá)±4°。減少了雙波束饋電網(wǎng)絡(luò)的調(diào)試工作。本發(fā)明設(shè)計(jì)的集成雙波束饋電網(wǎng)絡(luò)裝配完成后只需進(jìn)行參數(shù)測(cè)試，無需太多的調(diào)試工作，相對(duì)于2等功分器和12不等功分器分置放置的設(shè)計(jì)方案調(diào)試工作量大大降低。降低了雙波束饋電網(wǎng)絡(luò)的成本。本發(fā)明將全部器件集成在一個(gè)饋電網(wǎng)絡(luò)盒座內(nèi)，減少了 24根高相位精度要求射頻電纜、48個(gè)射頻連接器，成本只有采用2等功分器和12不等功分器分置放置的設(shè)計(jì)方案的1/3。


圖1是本發(fā)明雙波束集成饋電網(wǎng)絡(luò)的電路原理框圖。圖2是本發(fā)明雙波束集成饋電網(wǎng)絡(luò)府視圖。圖3是圖2的仰視圖。

圖4是本發(fā)明雙波束集成饋電網(wǎng)絡(luò)盒座結(jié)構(gòu)立體圖。圖5是本發(fā)明12不等功分器蓋板結(jié)構(gòu)立體圖。圖6是本發(fā)明2等功分器結(jié)構(gòu)立體圖。圖7是本發(fā)明輸出轉(zhuǎn)接器結(jié)構(gòu)立體圖。圖8是本發(fā)明12不等功分器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。圖中:1.等相位12不等功分器，2.不等相位12不等功分器，3.2等功分器，4.輸出轉(zhuǎn)接器，5.12不等功分器蓋板，6.饋電網(wǎng)絡(luò)盒座，7.工字塊，8.前艙，9.減輕孔，10.中艙，11.后艙12.U形塊，13.2等功分器/輸出轉(zhuǎn)接器蓋板，14.2等功分器/輸出轉(zhuǎn)接器底板，15.同軸電纜，16.連接器，17.2等功分器電路板，18.輸出轉(zhuǎn)接器電路板。
具體實(shí)施例方式參閱圖1。在以下描述的一個(gè)最佳實(shí)施例中，雙波束集成饋電網(wǎng)絡(luò)，包括:兩個(gè)具有不同相位特性的12不等功分器、12個(gè)2等功分器、兩個(gè)輸出轉(zhuǎn)接器4、兩個(gè)12不等功分器蓋板5和饋電網(wǎng)絡(luò)盒座6，其中12路輸入信號(hào)Ep匕….En、E12分別經(jīng)12個(gè)2等功分器等分為兩路信號(hào)，一路經(jīng)等相位12不等功分器等相位合成ΕΣ1，另一路經(jīng)不等相位12不等功分器相位延遲后再進(jìn)行合成，將各路延遲相位依次為O、Φ、2Φ....10Φ、11Φ信號(hào)合成為 ΕΣ2，具體可描述為=E21 = EJEfdE1AE12 A2 = EAE2eW+…+Εηθ」1(ιφ+Ε12θ」11φ，其中:Φ為相位梯度，E為信號(hào)幅度，為相位。若不補(bǔ)充上下角標(biāo)的含義，待審查員要求補(bǔ)充的時(shí)候，是不能補(bǔ)入的。將上述2等功分器、不同相位特性的12不等功分器及延遲線進(jìn)行集成來實(shí)現(xiàn)雙波束的設(shè)計(jì)思路，有兩種設(shè)計(jì)方案:實(shí)施例1第一種方案采用帶狀線多層結(jié)構(gòu)，將2等功分器和等相位12不等功分器I設(shè)計(jì)在一個(gè)平面內(nèi)，將不等相位12不等功分器2設(shè)計(jì)在另一個(gè)平面內(nèi)，兩層之間的信號(hào)傳輸采用金屬化孔來實(shí)現(xiàn)，這種方案對(duì)微帶板的加工工藝要求很高，工程實(shí)現(xiàn)起來極其困難。
實(shí)施例2第二種方案將2等功分器和不同相位特性的12不等功分器進(jìn)行分開設(shè)計(jì)，2等功分器平面和不同相位特性的12不等功分器平面垂直放置，采用物理垂直互連結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)兩者之間的信號(hào)傳輸，全部器件集成在一個(gè)饋電網(wǎng)絡(luò)盒座6內(nèi)，這種方案對(duì)對(duì)微帶板的加工工藝要求較低，但對(duì)饋電網(wǎng)絡(luò)盒座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工提出了較高的要求，工程實(shí)現(xiàn)較為容易。本發(fā)明的最佳實(shí)施例是采用第二種方案來實(shí)現(xiàn)。參閱圖2、圖3。在以下實(shí)施例中，以尺寸為200X 132X 16.5mm的雙波束饋電網(wǎng)絡(luò)為最佳實(shí)施例。由于組成雙波束饋電網(wǎng)絡(luò)的器件很多，饋電網(wǎng)絡(luò)本體從結(jié)構(gòu)上分成四部分:等相位12不等功分器電路板1、不等相位12不等功分器電路板2、2等功分器3和輸出轉(zhuǎn)接器4。在結(jié)構(gòu)布局上，為了在有限的空間內(nèi)放置所有器件，將兩個(gè)具有不同相位特性的12不等功分器電路板背靠背平行嵌入圖4所示饋電網(wǎng)絡(luò)盒座6中艙10的矩形型腔中，且上述兩電路板之間的距離正好為2等功分器3輸出端口間距。兩個(gè)輸出轉(zhuǎn)接器4和12個(gè)2等功分器3，通過饋電網(wǎng)絡(luò)盒座6兩邊間隔排列固聯(lián)的工字塊7和U形塊12形成的缺口槽，分別橫向固定在前艙8和后艙11內(nèi)，輸出轉(zhuǎn)接器4和2等功分器3的同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體焊接在12不等功分器電路板2上開槽處的金屬導(dǎo)體位置。12不等功分器蓋板5用于固定兩個(gè)具有不同相位特性的12不等功分器電路板，保證12不等功分器電路板和2等功分器3、輸出轉(zhuǎn)接器4之間信號(hào)可靠傳輸。兩個(gè)背靠背不同相位特性的12不等功分器電路板1、2、12個(gè)2等功分器3、兩個(gè)輸出轉(zhuǎn)接器4通過物理垂直互連結(jié)構(gòu)連接并集成在一個(gè)饋電網(wǎng)絡(luò)盒座6內(nèi)。參閱圖4。12個(gè)2等功分器、兩個(gè)輸出轉(zhuǎn)接器4與兩個(gè)具有不同相位特性的12不等功分器電路板1、2在結(jié)構(gòu)上是獨(dú)立的，為了滿足雙波束饋電網(wǎng)絡(luò)的性能要求，兩者必須保持相對(duì)固定。因此將饋電網(wǎng)絡(luò)盒座6設(shè)計(jì)為固定4個(gè)2等功分器和I個(gè)輸出轉(zhuǎn)接器4的前艙8、平行嵌放兩個(gè)不同相位特性的12不等功分器電路板的矩形體中艙10，固定8個(gè)2等功分器和I個(gè)輸出轉(zhuǎn)接器4的后艙11，共三個(gè)艙。前艙8設(shè)有沿箱體縱向平行間隔排列的工字塊7，工字塊7間隔排列固聯(lián)在箱體底板上，形成安放4個(gè)2等功分器和I個(gè)輸出轉(zhuǎn)接器4的外沿缺口槽，輸出轉(zhuǎn)接器4通過螺釘固定在前艙8中間工字塊7間隔空間的箱體底板上，4個(gè)2等功分器分別固定在前艙8兩邊工字塊7間隔空間的箱體底板上。后艙11設(shè)有沿箱體縱向平行，等距間隔排列固聯(lián)在箱體底板上的U形塊12，形成固定安放8個(gè)2等功分器和I個(gè)輸出轉(zhuǎn)接器的溝槽，輸出轉(zhuǎn)接器4固定在后艙11的中間U形塊12間的溝槽內(nèi)，8個(gè)2等功分器分別固定在后艙兩邊U形塊12間的溝槽內(nèi)。位于饋電網(wǎng)絡(luò)盒座中部的中艙10是背靠背放置兩個(gè)具有不同相位特性的12不等功分器電路板的艙體，艙體底部開有減輕孔9。兩個(gè)具有不同相位特性的12不等功分器電路板、12個(gè)2等功分器、輸出轉(zhuǎn)接器4都固定在饋電網(wǎng)絡(luò)盒座上，保證了兩者的相對(duì)固定。參閱圖5。為了解決電磁泄漏對(duì)雙波束饋電網(wǎng)絡(luò)性能的影響，12不等功分器蓋板5應(yīng)將12不等功分器電路板1、2和同軸電纜15的焊接處完全蓋住，使信號(hào)不對(duì)外輻射，保證了信號(hào)可靠傳輸。蓋板上所開的槽是為了避開同軸電纜幾何位置干涉而留出的空間。參閱圖6。2等功分器由2等功分器蓋板13、2等功分器底板14、同軸電纜15、2等功分器電路板17、連接器16組成。2等功分器底板14用于固定2等功分器電路板17、連接器16和同軸電纜15，保證了 2等功分器電路板17與同軸電纜15、連接器16的相對(duì)固定。為了解決電磁泄漏對(duì)雙波束饋電網(wǎng)絡(luò)性能的影響，2等功分器蓋板13應(yīng)將連接器16和2等功分器電路板17焊接處以及同軸電纜15和2等功分器電路板17的焊接處完全蓋住，使傳輸信號(hào)不對(duì)外福射，保證了信號(hào)可靠傳輸。參閱圖7。輸出轉(zhuǎn)接器由輸出轉(zhuǎn)接器蓋板13、輸出轉(zhuǎn)接器底板14、同軸電纜15、輸出轉(zhuǎn)接電路板18、連接器16組成。輸出轉(zhuǎn)接器底板14用于固定輸出轉(zhuǎn)接器電路板18、連接器16和同軸電纜15，保證了輸出轉(zhuǎn)接器電路板18與同軸電纜15、連接器16的相對(duì)固定。為了解決電磁泄漏對(duì)雙波束饋電網(wǎng)絡(luò)性能的影響，輸出轉(zhuǎn)接器蓋板13應(yīng)將連接器16和輸出轉(zhuǎn)接器電路板18焊接處以及同軸電纜15和輸出轉(zhuǎn)接器電路板18的焊接處完全蓋住，使傳輸信號(hào)不對(duì)外福射，保證了信號(hào)可靠傳輸。參閱圖8。2等功分器、輸出轉(zhuǎn)接器和12不等功分器均采用帶狀線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，微帶材料介電常數(shù)為2.2。根據(jù)12不等功分器的幅度分布按每個(gè)單元2功分器的功分比，如表I所示，圖中、表中序號(hào)1-10表示組成12不等功分器的單元2功分器的編號(hào)，盡可能接近I的原則確定12不等功分器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，根據(jù)接收波束偏離法線的角度要求，按公式Φ=2 dsin Θ / Λ，計(jì)算確定相鄰端口的相位梯度，式中:Φ表示相位梯度、Θ表示波束偏離角、Λ表示工作頻率波長(zhǎng)?？衫肁nsoft HFSS仿真軟件對(duì)每個(gè)單元2功分器進(jìn)行設(shè)計(jì)，待每個(gè)單元2功分器設(shè)計(jì)完成后根據(jù)結(jié)構(gòu)要求用同軸電纜15將2等功分器、不同相位特性的12不等功分器、輸出轉(zhuǎn)接器連接一體，再利用Ansoft HFSS仿真軟件進(jìn)行整體仿真設(shè)計(jì)。
表I單元2功分器的功分比
權(quán)利要求
1.一種雙波束集成饋電網(wǎng)絡(luò)，包括:兩個(gè)具有不同相位特性的12不等功分器電路板(1、2)、12個(gè)2等功分器(3)、兩個(gè)輸出轉(zhuǎn)接器(4)、兩個(gè)12不等功分器蓋板(5)和饋電網(wǎng)絡(luò)盒座(6)，其特征在于:12路輸入信號(hào)E1、E2....En、E12分別經(jīng)12個(gè)2等功分器等分為兩路信號(hào)，其中一路經(jīng)等相位12不等功分器電路板(I)合成ΕΣ1，另一路經(jīng)不等相位12不等功分器電路板(2)相位延遲后再進(jìn)行合成,將各路延遲相位依次為O、Φ、2Φ....10Φ、11Φ信號(hào)合成為ΕΣ2，兩個(gè)不同相位特性的12不等功分器電路板與12個(gè)2等功分器、兩個(gè)輸出轉(zhuǎn)接器之間的物理垂直互連結(jié)構(gòu)連接采用同軸電纜和微帶轉(zhuǎn)接，上述兩個(gè)不同相位特性的12不等功分器電路板(1、2)、12個(gè)2等功分器(3)和兩個(gè)輸出轉(zhuǎn)接器(4)全部集成在一個(gè)饋電網(wǎng)絡(luò)盒座(6)內(nèi)，其中:Φ為相位梯度，E為信號(hào)幅度，為相位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙波束集成饋電網(wǎng)絡(luò)，其特征在于:2等功分器平面和不同相位特性的12不等功分器平面垂直放置，采用物理垂直互連結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)兩者之間的信號(hào)傳輸，全部器件集成在一個(gè)饋電網(wǎng)絡(luò)盒座出)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的一種雙波束集成饋電網(wǎng)絡(luò)，其特征在于:兩個(gè)具有不同相位特性的12不等功分器電路板背靠背平行嵌入饋電網(wǎng)絡(luò)盒座￠)中艙(10)的矩形型腔中，且上述兩電路板之間的距離正好為2等功分器(3)輸出端口間距。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙波束集成饋電網(wǎng)絡(luò)，其特征在于:兩個(gè)輸出轉(zhuǎn)接器(4)和12個(gè)2等功分器(3)，通過饋電網(wǎng)絡(luò)盒座(6)兩邊間隔排列固聯(lián)的工字塊(7)和U形塊(12)形成的缺口槽，分別橫向固定在前艙(8)和后艙(11)內(nèi)，輸出轉(zhuǎn)接器(4)和2等功分器(3)的同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體焊接在12不等功分器電路板(2)上開槽處的金屬導(dǎo)體位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙波束集成饋電網(wǎng)絡(luò)，其特征在于:饋電網(wǎng)絡(luò)盒座(6)設(shè)計(jì)為固定4個(gè)2等功分器和I個(gè)輸出轉(zhuǎn)接器(4)的前艙(8)、平行嵌放兩個(gè)不同相位特性的12不等功分器電路板的矩形體中艙(10)、固定8個(gè)2等功分器和I個(gè)輸出轉(zhuǎn)接器(4)的后艙(11)，共三個(gè)艙。
6.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種雙波束集成饋電網(wǎng)絡(luò)，其特征在于:所述前艙(8)設(shè)有沿箱體縱向平行間隔排列的工字塊(7)，工字塊(7)間隔排列固聯(lián)在箱體底板上，形成安放4個(gè)2等功分器和I個(gè)輸出轉(zhuǎn)接器(4)的外沿缺口槽，輸出轉(zhuǎn)接器(4)通過螺釘固定在前艙(8)中間工字塊(7)間隔空間的箱體底板上，4個(gè)2等功分器分別固定在前艙(8)兩邊工字塊(7)間隔空間的箱體底板上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種雙波束集成饋電網(wǎng)絡(luò)，其特征在于:后艙(11)設(shè)有沿箱體縱向平行，等距間隔排列固聯(lián)在箱體底板上的U形塊(12)，形成固定安放8個(gè)2等功分器和I個(gè)輸出轉(zhuǎn)接器的溝槽，輸出轉(zhuǎn)接器⑷固定在后艙(11)的中間U形塊(12)間的溝槽內(nèi)，8個(gè)2等功分器分別固定在后艙兩邊U形塊(12)間的溝槽內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙波束集成饋電網(wǎng)絡(luò)，其特征在于:12不等功分器蓋板(5)將(12)不等功分器電路板(1、2)和同軸電纜(15)的焊接處完全蓋住，蓋板上所開的槽是為了避開同軸電纜幾何位置干涉而留出的空間。
全文摘要
本發(fā)明提出的一種雙波束集成饋電網(wǎng)絡(luò)，旨在提供一種幅度相位誤差易于控制，調(diào)試工作量小，可靠性高，成本低的饋電網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明通過下述方案予以實(shí)現(xiàn)12路輸入信號(hào)E1、E2…E12分別經(jīng)12個(gè)2等功分器等分為兩路信號(hào)，其中一路經(jīng)等相位12不等功分器電路板(1)合成EΣ1，另一路經(jīng)不等相位12不等功分器電路板(2)相位延遲后再進(jìn)行合成，將各路延遲相位依次合成為EΣ2，兩個(gè)不同相位特性的12不等功分器電路板(1、2)與12個(gè)2等功分器(3)、兩個(gè)輸出轉(zhuǎn)接器(4)之間的物理垂直互連結(jié)構(gòu)連接采用同軸電纜和微帶轉(zhuǎn)接方式實(shí)現(xiàn)，上述兩個(gè)不同相位特性的12不等功分器電路板(1、2)、12個(gè)2等功分器(3)和兩個(gè)輸出轉(zhuǎn)接器(4)全部集成在一個(gè)饋電網(wǎng)絡(luò)盒座(6)內(nèi)。
文檔編號(hào)H01Q3/26GK103094654SQ20131005318
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月28日
發(fā)明者趙玉國(guó), 喻肇川, 陳超, 涂志坤, 錢俊輝, 卿海 申請(qǐng)人:零八一電子集團(tuán)有限公司