一种具有高隔离度和高精度相位一致性的测向开关阵的制作方法

1.本实用新型涉及一种具有高隔离度和高精度相位一致性的测向开关阵。


背景技术：

2.在当前通信技术不断快速发展的今天，天线通信领域也发生了巨大的改变，通信测向既是通信对抗领域中的一个独立科学技术分支，又是通信对抗侦查技术的一个重要组成部分，广泛用于战场电子态势感知和通信干扰。目前实际应用最广泛的测向机的基本原理是利用不同测向天线在同一时刻接收到的信号相位差与信号的到达方位、俯仰角的对应关系，通过计算得到信号的方向；其中高精度是对测向系统的基本性能要求之一。测向开关阵做为测向天线阵中的重要组成部分，其性能指标对整个测向通信系统有着极其重要的影响，测向开关阵的高隔离度，高精度相位一致性都是它的关键指标。目前主流的测向开关阵主要是由各级电子开关组合实现各天线路的切换，通过电子开关实现开关阵的隔离度指标，通过完全一致的电路板布局来实现开关阵的相位一致性指标。但这种方式带来的问题是需要多级电子开关组合来实现开关阵的高隔离度，并且采用一致的电路板布局并不能完全补偿因为各类元器件组合叠加带来的相位不一致性差异，仍然需要通过多处调试，才能满足相位一致性的指标要求。
3.现有文件cn216332817u，一种机载轻量化复合材料测向天线阵吊舱舱体，属于机载航空电子吊舱领域。该吊舱包括上罩、下罩和开关阵，其中，上罩和下罩扣合形成舱体；所述开关阵位于舱体内，且通过螺栓固定于上罩内壁的顶部；所述上罩和下罩均为层叠结构，上罩和下罩均包括从内至外依次层叠的内层高强玻璃纤维、芳纶纸蜂窝芯材和外层高强玻璃纤维；其中内层高强玻璃纤维的厚度为0.3mm，外层高强玻璃纤维的厚度为0.2mm，芳纶纸蜂窝芯材的厚度为4.5mm。本实用新型进行了最大化的减重，实现了舱体的轻量化。本吊舱舱体具有安装快捷化、轻量化、通用化等特点。
4.现有文件cn203643597u，一种移动式短波侦察测向设备，它涉及频谱监测领域中对短波频段常规通信信号、跳频通信信号等的侦察、测向、信号分析、参数测量的方法及装置。它主要由包括测向天线(1)、开关阵(2)、第一至第三信道单元(3-1至3-3)、本振及分路单元(4)、采样处理单元(5)、校准源及采样钟(6)、监控处理单元(7)和电源单元(8)。本实用新型具有集成度高、设备简单、适应多体制信号、性能可靠、成本低廉等优点，特别适合用于频谱监测、无线电侦察、电磁环境监测等场合。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有高隔离度和高精度相位一致性的测向开关阵。
6.本实用新型采用如下技术方案：
7.本实用新型包括30mhz～500mhz天线信号通道、500mhz～3000mhz天线信号通道以及第三机械开关，所述30mhz～500mhz天线信号通道和500mhz～3000mhz天线信号通道并
联，所述30mhz～500mhz天线信号通道与第三机械开关的第一端连接，所述500mhz～3000mhz天线信号通道与第三机械开关的第二端连接。
8.本实用新型所述30mhz～500mhz天线信号通道包括第一限幅器、第一滤波器、第一放大器、第一微带相位调节器以及第一衰减器，所述第一限幅器、第一滤波器、第一放大器、第一微带相位调节器以及第一衰减器依次串接，所述第一衰减器与机械开关的第一端连接，30mhz～500mhz天线信号通过第一限幅器进入30mhz～500mhz天线信号通道。
9.本实用新型所述500mhz～3000mhz天线信号通道包括第二限幅器、第二滤波器、第二放大器、第二微带相位调节器以及第二衰减器，所述第二限幅器、第二滤波器、第二放大器、第二微带相位调节器以及第二衰减器依次串接，所述第二衰减器与机械开关的第二端连接，500mhz～3000mhz天线信号通过第二限幅器进入500mhz～3000mhz天线信号通道。
10.本实用新型所述第一放大器和第一微带相位调节器之间设置有第一机械开关，所述第一放大器与第一机械开关的第一端连接，所述第一微带相位调节器与第一机械开关的第三端连接。
11.本实用新型所述第二放大器和第二微带相位调节器之间设置有第二机械开关，所述第二放大器与第二机械开关的第一端连接，所述第二微带相位调节器与第二机械开关的第三端连接。
12.本实用新型还包括功分器，所述功分器的第二端和第一机械开关的第二端连接，所述功分器的第三端与第二机械开关的第二端连接，自校信号通过功分器的第一端进入功分器中。
13.本实用新型所述第三机械开关的第三端与第三放大器的第一端连接，所述第三放大器的第二端与第三衰减器连接。
14.本实用新型积极效果如下：
15.30mhz～500mhz天线信号通道中，30mhz～500mhz天线信号入口处增加第一限幅器，保证有大信号进入时，可以保护到通道元器件不被烧毁，然后进入第一滤波器，对接收的天线信号滤除带外干扰信号，滤波后通过第一放大器对天线信号进行放大，然后进入第一机械开关，实现与进入的自校信号自由切换，同时增加天线路间的隔离度，此时30mhz～500mhz天线信号进入自仿真的第一微带相位调节器，通过调整第一微带相位调节器的长度，来实现相位的上调或下调，对天线路间的相位一致性进行精准补偿性调节，进入第三机械开关。
16.500mhz～3000mhz天线信号通道同上。30mhz～500mhz天线信号通道和500mhz～3000mhz天线信号通道均为五路天线信号。
17.第三机械开关实现30mhz～500mhz天线信号和500mhz～3000mhz天线信号的切换选择，此处的开关对于天线隔离度尤为重要，所以采用机械开关替代了传统的电子开关，提升天线间的隔离度，两路天线信号经开关合路为一路信号后，经第三放大器和第三衰减器最终输出。
18.本实用新型采用第一机械开关、第二机械开关以及第三机械开关代替电子开关，相比于传统方案，有效提升了测向天线间的隔离度，并且减少了开关的使用数量，简化了测向开关阵的设计难度，同时本技术的第一微带相位调节器和第二微带相位调节器，可调相位范围达到0～15
°
，有效降低了相位一致性的调试难度，保证了测向开关阵的相位一致性
精度，提升了系统的工作效率。
19.采用第一机械开关、第二机械开关以及第三机械开关代替电子开关，通过物理方式切换天线通路，减少电子开关带来的隔离泄露；同时在电路板布局的时候每个天线通路之间设置封闭的隔墙，有效防止了空间上的信号耦合串扰，具有高隔离度。
20.采用第一微带相位调节器和第二微带相位调节器通过仿真匹配集成在射频微带线上，大大降低了相位一致性的调试难度，提高了模块的性能稳定性，同时各天线通路微带线通过仿真布局设计，保证了高精度相位一致性的实现，具有高精度相位一致性。
21.本实用新型采用第一机械开关、第二机械开关以及第三机械开关代替电子开关，天线隔离度比相同配置下的电子开关组合提升了10db以上，显著提升了系统的抗干扰能力。
22.同时采用第一微带相位调节器和第二微带相位调节器，改变了之前相位一致性调试时需多处焊接调相电容或者粘贴吸波材料的方式，之前通过焊接调相电容或者粘贴吸波材料调节相位的方法，一是可能影响其他指标，需要兼顾其他指标的变化，二是稳定性差，在做筛选试验时吸波材料容易受应力的影响出现翘起或脱胶；通过第一微带相位调节器和第二微带相位调节器调试相位，不但相位调节范围大，其他指标不易受干扰，而且不需要粘贴吸波材料，增加了产品的使用可靠性。
附图说明
23.图1为本实用新型实施例1流程图；
24.图2为本实用新型实施例2流程图；
25.图3为本实用新型实施例3流程图；
26.图4为本实用新型实施例4流程图。
27.在附图中：1、第三机械开关；2、第一限幅器；3、第一滤波器；4、第一放大器；5、第一微带相位调节器；6、第一衰减器；7、第二限幅器；8、第二滤波器；9、第二放大器；10、第二微带相位调节器；11、第二衰减器；12、第一机械开关；13、第二机械开关；14、功分器；15、第三放大器；16、第三衰减器。
具体实施方式
28.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
29.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
30.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部
分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
31.在本技术的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
32.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
33.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。
34.实施例1
35.如附图1—4所示，本实用新型包括30mhz～500mhz天线信号通道、500mhz～3000mhz天线信号通道以及第三机械开关1，所述30mhz～500mhz天线信号通道和500mhz～3000mhz天线信号通道并联，所述30mhz～500mhz天线信号通道与第三机械开关1的第一端连接，所述500mhz～3000mhz天线信号通道与第三机械开关1的第二端连接。
36.所述30mhz～500mhz天线信号通道包括第一限幅器2、第一滤波器3、第一放大器4、第一微带相位调节器5以及第一衰减器6，所述第一限幅器2、第一滤波器3、第一放大器4、第一微带相位调节器5以及第一衰减器6依次串接，所述第一衰减器6与第三机械开关1的第一端连接，30mhz～500mhz天线信号通过第一限幅器2进入30mhz～500mhz天线信号通道。
37.所述500mhz～3000mhz天线信号通道包括第二限幅器7、第二滤波器8、第二放大器9、第二微带相位调节器10以及第二衰减器11，所述第二限幅器7、第二滤波器8、第二放大器9、第二微带相位调节器10以及第二衰减器11依次串接，所述第二衰减器11与第三机械开关1的第二端连接，500mhz～3000mhz天线信号通过第二限幅器7进入500mhz～3000mhz天线信号通道。
38.实施例2
39.如附图1—4所示，基于实施例1，所述第一放大器4和第一微带相位调节器5之间设置有第一机械开关12，所述第一放大器4与第一机械开关12的第一端连接，所述第一微带相
位调节器5与第一机械开关12的第三端连接。
40.实施例3
41.如附图1—4所示，基于实施例2，所述第二放大器9和第二微带相位调节器10之间设置有第二机械开关13，所述第二放大器9与第二机械开关13的第一端连接，所述第二微带相位调节器10与第二机械开关13的第三端连接。
42.实施例4
43.如附图1—4所示，基于实施例3，还包括功分器14，所述功分器14的第二端和第一机械开关12的第二端连接，所述功分器14的第三端与第二机械开关13的第二端连接，自校信号通过功分器14的第一端进入功分器14中。
44.所述第三机械开关1的第三端与第三放大器15的第一端连接，所述第三放大器15的第二端与第三衰减器16连接。
45.工作原理：30mhz～500mhz天线信号通道中，30mhz～500mhz天线信号入口处增加第一限幅器2，保证有大信号进入时，可以保护到通道元器件不被烧毁，然后进入第一滤波器3，对接收的天线信号滤除带外干扰信号，滤波后通过第一放大器4对天线信号进行放大，然后进入第一机械开关12，实现与进入的自校信号自由切换，同时增加天线路间的隔离度，此时30mhz～500mhz天线信号进入自仿真的第一微带相位调节器5，通过调整第一微带相位调节器5的长度，来实现相位的上调或下调，对天线路间的相位一致性进行精准补偿性调节，进入第三机械开关1。
46.500mhz～3000mhz天线信号通道同上。30mhz～500mhz天线信号通道和500mhz～3000mhz天线信号通道均为五路天线信号。
47.第三机械开关1实现30mhz～500mhz天线信号和500mhz～3000mhz天线信号的切换选择，此处的开关对于天线隔离度尤为重要，所以采用机械开关替代了传统的电子开关，提升天线间的隔离度，两路天线信号经开关合路为一路信号后，经第三放大器15和第三衰减器16最终输出。
48.目前，本技术的技术方案已经进行了中试，即产品在大规模量产前的小规模实验；中试完成后，在小范围内开展了用户使用调研，调研结果表明用户满意度较高；现在已经着手准备产品正式投产进行产业化(包括知识产权风险预警调研)。
49.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。