一种低成本的相控阵射频前端的制作方法

本申请涉及相控，特别涉及一种低成本的相控阵射频前端。

背景技术：

1、随着相控阵向宽带化发展，天线单元间距变小，导致射频通道数量急剧增加，成本增大。而且，射频通道数量巨大，面临资源集约程度不足，系统多任务并发程度和多功能资源复用率有限，经济性较差。为了降低射频前端的成本，减少射频通道数是最直接的方法。

2、目前最主要的减少射频通道数的方法是稀疏阵和子阵级相控阵。稀疏阵在窄带阵列天线中已得到广泛的研究和应用，但在宽带阵列天线中尚未有应用。限制此类技术运用的原因在于，与窄带阵列需要去耦不同，宽带阵列需要利用单元之间的耦合来实现宽频带工作的能力，采用稀疏的方法，容易导致天线的性能恶化。而且稀疏后，被稀疏掉的天线单元分布不规律，难以对阵列孔径进行划分使用。子阵级相控阵，仅适用于小角度扫描，扫描角度变大容易导致栅瓣的出现，因此导致目前应用较少。

技术实现思路

1、本申请提供了一种低成本的相控阵射频前端，可用于解决可用于解决超宽带阵列射频通道难以减少的技术问题技术问题。

2、一种低成本的相控阵频射频前端，射频前端包括：阵列天线、射频链路1、射频链路2、馈电网络、变频模块、控制模块；

3、所述阵列天线包括m个天线单元a和n个天线子阵b；每个天线子阵b包含l个天线单元a；阵列天线共有m+n*l个天线单元；其中，m个天线单元a构成的天线孔径尺寸为sa，n个天线子阵b构成的孔径为sb；所述阵列天线的工作带宽为f1-f2；

4、天线子阵b与射频链路1相连，天线单元a与射频链路2相连；整个射频前端共有n条射频链路1和m条射频链路2；射频链路1和射频链路2与馈电网络相连；馈电网络与变频模块相连；控制模块对射频链路1和射频链路2中射频开关进行控制。

5、所述射频链路1包含1分l路功分器、t/r组件1、滤波器1和单刀单掷射频开关；1分l路功分器与t/r组件1相连，t/r组件1与滤波器1相连，滤波器1与单刀单掷射频开关相连；所述tr组件1的工作带宽为f1-f3，其中f3＜f2；

6、所述射频链路2包含单刀双掷射频开关、t/r组件2、t/r组件3、滤波器1、滤波器2、单刀单掷射频开关和1分2路功分器；单刀双掷射频开关与t/r组件2和t/r组件3相连，t/r组件2与滤波器1相连，滤波器1与单刀单掷射频开关相连，t/r组件3与滤波器2相连，滤波器2与单刀单掷射频开关相连，单掷射频开关与1分2路功分器相连；tr组件2的工作带宽为f1-f3，tr组件3的工作带宽为f3-f2；

7、所述t/r组件均包含收发切换开关、功率放大器、衰减器、移相器、低噪声放大器，用于实现收发状态下的功率放大与幅相调整功能；

8、所述的馈电网络用于进行射频信号的等副等相分配；

9、所述的变频模块包含上下变频；射频前端发射时，激励信号经上变频后传输至馈电网络，经馈电网络分配后传输至射频链路和天线，辐射至自由空间；射频前端接收时，从天线接收的信号通过射频链路传输至馈电网络后，经下变频输出中频信号；

10、可选的，天线子阵b中天线单元数l＝(f2/f3)^2；f2/f3为整数。

11、可选的，当射频前端工作在f1-f3时，有以下几种工作模式：

12、射频链路1单独工作模式：控制模块控制射频链路1单刀单掷射频开关接通，射频链路2所有射频开关断开，此时工作的射频前端天线孔径为sb，射频通道数为n；

13、射频链路2单独工作模式：控制模块控制射频链路1单刀单掷开关断开，射频链路2单刀双掷射频开关接通t/r组件2、单刀单掷射频开关接通，此时工作的射频前端天线孔径为sa，射频通道数为m；

14、射频链路1和射频链路2同时工作模式：控制模块控制射频链路1单刀单掷射频开关接通，射频链路2单刀双掷射频开关接通t/r组件2、单刀单掷射频开关接通，此时工作的射频前端孔径为sa+sb，实现孔径复用以及射频链路的频率复用，射频通道数m+n；

15、当射频前端工作在f3-f2时，仅一种工作模式：

16、射频链路2单独工作模式：控制模块控制射频链路1单刀单掷开关断开，射频链路2单刀双掷射频开关接通t/r组件3、单刀单掷射频开关接通，此时工作的射频前端天线孔径为sa，射频通道数为m。

17、可选的，当射频前端工作在f1-f3，射频链路1和射频链路2同时工作模式时，射频信号经过射频链路1后的相位与射频信号经过射频链路2后的相位相等。

18、可选的，当射频前端工作在f1-f3，射频链路1和射频链路2同时工作模式时，射频信号经过射频链路1后的输出功率与射频信号经过射频链路2后的输出功率相等。

19、可选的，所述1分l路功分器的带宽为f1-f3，所述滤波器1的通带为f1-f3，滤波器2的通带为f3-f2，所述的1分2路功分器带宽为f1-f2。

20、本申请与现有技术相比，其显著优点为：本申请简单易实现，可在实现宽带工作的同时，优化射频前端孔径的使用，兼顾射频前端高低频的性能；与传统宽带相控阵架构相比，本申请射频通道少，成本低；本申请将超宽带t/r组件通过分段实现，效率更高。

技术特征：

1.一种低成本的相控阵频射频前端，其特征在于，所述射频前端包括：阵列天线、射频链路1、射频链路2、馈电网络、变频模块、控制模块；

2.根据权利要求1所述的一种低成本的相控阵射频前端，其特征在于，天线子阵b中天线单元数l＝(f2/f3)^2；f2/f3为整数。

3.根据权利要求1所述的一种低成本的相控阵射频前端，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的一种低成本的相控阵射频前端，其特征在于，当射频前端工作在f1-f3，射频链路1和射频链路2同时工作模式时，射频信号经过射频链路1后的相位与射频信号经过射频链路2后的相位相等。

5.根据权利要求3所述的一种低成本的相控阵射频前端，其特征在于，当射频前端工作在f1-f3，射频链路1和射频链路2同时工作模式时，射频信号经过射频链路1后的输出功率与射频信号经过射频链路2后的输出功率相等。

6.根据权利要求1所述的一种低成本的相控阵射频前端，其特征在于，所述1分l路功分器的带宽为f1-f3，所述滤波器1的通带为f1-f3，滤波器2的通带为f3-f2，所述的1分2路功分器带宽为f1-f2。

技术总结
本申请公开了一种低成本的相控阵射频前端，包括：阵列天线、射频链路1、射频链路2、馈电网络、变频模块、控制模块。阵列天线包含天线单元和天线子阵。每条射频链路1连接1个天线子阵，每条射频链路2连接1路天线单元，1个天线子阵包含L个天线单元。当射频前端工作在低频段f1‑f3时，射频链路1和射频链路2同时工作，与射频链路1和射频链路2连接的所有天线单元都工作，实现频率和孔径的复用；当射频前端工作在高频段f3‑f2时，仅与射频链路2连接的天线单元工作。本申请兼顾宽带射频前端高低频的增益，避免了天线孔径资源的浪费，减少了射频通道的数量，节省成本，具有广阔的应用前景。

技术研发人员：李祥祥,张薇,李越,陶静,吴慧峰,李业强,项永华
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七二三研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15