基于S频段的球面数字阵列天线的制作方法

本实用新型涉及一种阵列天线，具体涉及一种基于S频段的球面数字阵列天线。

背景技术：

本方案的S频段球面数字阵列天线与传统的机械扫描阵列相比，具有波束捷变的优势；而与相控阵天线相比，由于球面的对称性，可以实现覆盖空域内方向图一致，解决了相控阵天线进行大角度扫描时天线方向图和轴比性能剧烈下降的缺点，因此，对S频段球面数字阵列天线的研制具有十分重要的意义。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：球面的对称性，可以实现覆盖空域内方向图一致，解决了相控阵天线进行大角度扫描时天线方向图和轴比性能剧烈下降的缺点；实现遥测信号的大空域、宽角度接收，能够形成一个或同时多个波束，本实用新型提供了解决上述问题的基于S频段的球面数字阵列天线。

本实用新型通过下述技术方案实现：

基于S频段的球面数字阵列天线，包括球形天线，所述球形天线的表面均匀排列设置有31个天线单元；所述天线单元采用背腔十字交叉微带贴片天线，通过功分网络和90°移相延迟对交叉贴片的两个馈电点分别进行馈电，实现宽带宽角的圆极化特性；所述球形天线通过支撑柱与电气盒连接；电气盒底部安装在底座内；所述球形天线内部设置有多路低噪放与下变频模块；所述电气盒内部设置多路ADC数据转换与光通信模块、校准网络模块、以及馈电模块；其中，天线单元用于电磁波的接收；低噪放与下变频模块用于信号的放大、滤波及下变频；ADC数据转换与光通信模块用于信号采样、数字下变频、速率变换、数据高速传输；校准网络模块实现天线的内校准；工作过程中，天线单元接收到信号后，通过耦合器的直通端进入低噪放与下变频模块，低噪放将接收到的信号进行放大、滤波，产生200MHz带宽中频信号，经A/D采样、数字混频、抽取后进入数字信号处理器对接收到的信号进行处理，最后输出所需的信号。通过球面数字阵列天线与传统的机械扫描阵列相比，具有波束捷变的优势；而与相控阵天线相比，由于球面的对称性，可以实现覆盖空域内方向图基本一致，解决了相控阵天线进行大角度扫描时天线方向图和轴比性能剧烈下降的缺点。

进一步的，底座的地步设置有然热风扇以及散热孔，底座侧面也设置有散热孔。通过底座底部散热孔进风，侧面出风帮助散热，使装置工作稳定。

进一步的，校准网络模块工作时，校准信号通过校准网络功分器输入口进入，所述校准网络功分器为1分32功分器，将信息分成32路标准信号后进入耦合器，通过耦合器耦合给低噪放与下变频模块，耦合信号通过接收通道的低噪放、下变频、AD转换，进入信号处理单元，结合测量获得的天线单元幅相特性、校准网络幅相特性及各天线单元位置等信息，完成接收通道的幅相校准处理。

进一步的，1分32功分器包括一个1分4功分器以及4个1分8功分器；所述馈电模块使用相同的1分32功分器。通过功分器串联，实现阵列式信号分路，节约设计空间，安装方便。

进一步的，还包括圆柱形的罩子，所述罩子顶部是与球形天线匹配的圆弧形；罩子下方开口与所述底座边缘相匹配。

进一步的，低噪放与下变频模块与天线单元通过SMP接插件连接。通过SMP接插件连接更加稳定方便。

本实用新型具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型通过球面数字阵列天线与传统的机械扫描阵列相比，具有波束捷变的优势；而与相控阵天线相比，由于球面的对称性，可以实现覆盖空域内方向图基本一致，解决了相控阵天线进行大角度扫描时天线方向图和轴比性能剧烈下降的缺点；

2、本实用新型通过功分器串联加并联，实现阵列式信号分路，节约设计空间，安装方便；

3、本实用新型通过SMP接插件连接更加稳定方便。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的原理结构框图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-球形天线，2-天线单元，3-支撑柱，4-校正网络功分器，5-馈电网络功分器，6-电气盒，7-安装底座，8-散热孔。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1、图2所示，基于S频段的球面数字阵列天线，包括球形天线1，所述球形天线1的表面均匀排列设置有31个天线单元2；所述天线单元2采用背腔十字交叉微带贴片天线，通过功分网络和90°移相延迟对交叉贴片的两个馈电点分别进行馈电，实现宽带宽角的圆极化特性；所述球形天线1通过支撑柱3与电气盒6连接；电气盒6底部安装在底座7内；所述电器盒6内部设置有低噪放与下变频模块、ADC数据转换与光通信模块、校准网络模块、以及馈电模块；其中，天线单元2用于电磁波的接收；低噪放与下变频模块用于信号的放大、滤波及下变频；ADC数据转换与光通信模块用于信号采样、数字下变频、速率变换、数据高速传输；校准网络模块实现天线的内校准；工作过程中，天线单元2接收到信号后，通过耦合器的直通端进入低噪放与下变频模块，低噪放将接收到的信号进行放大、滤波，产生200MHz带宽中频信号，经A/D采样、数字混频、抽取后进入数字信号处理器对接收到的信号进行处理，最后输出所需的信号；底座7的地步设置有然热风扇以及散热孔，底座7侧面也设置有散热孔8；校准网络模块工作时，校准信号通过校准网络功分器4输入口进入，所述校准网络功分器4为1分32功分器，将信息分成32路标准信号后进入耦合器，通过耦合器耦合给低噪放与下变频模块，耦合信号通过接收通道的低噪放、下变频、AD转换，进入信号处理单元，结合测量获得的天线单元幅相特性、校准网络幅相特性及各天线单元位置等信息，完成接收通道的幅相校准处理；1分32功分器包括一个1分4功分器以及4个1分8功分器；所述馈电模块使用相同的1分32功分器。通过功分器串联，实现阵列式信号分路，节约设计空间，安装方便；还包括圆柱形的罩子，所述罩子顶部是与球形天线1匹配的圆弧形；罩子下方开口与所述底座7边缘相匹配；低噪放与下变频模块与天线单元通过SMP接插件连接。通过SMP接插件连接更加稳定方便。

实施时，天线单元2由一个十字交叉微带贴片，上层微带天线基片厚度0.5mm、一分二馈电功分网络厚度0.254mm，中间介质基片厚度2.1mm，电容馈电结构和天线腔体组成；T/R组件的射频信号通过SMP接头连接后进入所述一分二馈电功分网络，将输入信号等幅同相输出，一路直接馈入天线的一个臂，另一路经90°移相后馈入天线的另一个臂，从而在天线口面形成两个正交的电场，该电场幅度相等、相位相差90°，在空间形成圆极化电磁波。

整个S频段球面数字阵列天线结构设计的关键在于低噪放组装和共形结构设计。在装配时把误差逐个分解到每个模块上来控制。首先是靠精密的机械加工来保证每个装配零件的尺寸精度，另外在装配时还采用了一些装配夹具来辅助控制组装精度。

本方案采用将功分网络进行模块化设计，采用十字形结构件对其进行组装的方式不仅实现了结构设计的小型化设计，为球体内部的电缆走线预留了空间，同时大大降低了功分器整体设计的复杂度，将1分32元的功分网络分解成常用的1分4及1分8功分器，同时采用将校准网络中的耦合器集成设计于天线单元内部，解决了结构安装尺寸的难题。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。