本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種多波束系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

多波束系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信、雷達(dá)、電子對(duì)抗等領(lǐng)域，而傳統(tǒng)的多波束系統(tǒng)大多采用相控陣的方式實(shí)現(xiàn)。相控陣的方式可以實(shí)現(xiàn)波束的準(zhǔn)確指向和靈活掃描，然而它需要大量的集成移相器、功分器和定向耦合器，因此相控陣系統(tǒng)設(shè)備量大、復(fù)雜度高，隨之帶來了成本高、可靠性較差以及后續(xù)的維護(hù)難度大等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種多波束系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的多波束系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且性能不穩(wěn)定的問題。

為解決上述問題，本發(fā)明提出一種多波束系統(tǒng)，包括天線陣、至少一饋電網(wǎng)絡(luò)以及至少一電子開關(guān)組，所述饋電網(wǎng)絡(luò)包括串聯(lián)的第一羅特曼透鏡組和第二羅特曼透鏡組；其中，所述電子開關(guān)組饋電連接所述第二羅特曼透鏡組，所述第二羅特曼透鏡組饋電連接所述第一羅特曼透鏡組，所述第一羅特曼透鏡組饋電連接所述天線陣。

其中，所述天線陣包括m×n陣列排布的多個(gè)輻射單元，所述輻射單元包括一振子；所述多波束系統(tǒng)包括一饋電網(wǎng)絡(luò)；所述第一羅特曼透鏡組包括m個(gè)第一羅特曼透鏡，所述第一羅特曼透鏡包括n個(gè)輸出口；所述一饋電網(wǎng)絡(luò)的第一羅特曼透鏡組的m×n個(gè)輸出口，與m×n陣列排布的振子一一對(duì)應(yīng)饋電連接，所述m、n均為正整數(shù)。

其中，所述天線陣包括m×n陣列排布的多個(gè)輻射單元，所述輻射單元包括第一振子和第二振子；所述多波束系統(tǒng)包括兩饋電網(wǎng)絡(luò)；所述第一羅特曼透鏡組包括m個(gè)第一羅特曼透鏡，所述第一羅特曼透鏡包括n個(gè)輸出口；其中，一饋電網(wǎng)絡(luò)的第一羅特曼透鏡組的m×n個(gè)輸出口，與m×n陣列排布的第一振子一一對(duì)應(yīng)饋電連接；另一饋電網(wǎng)絡(luò)的第一羅特曼透鏡組的m×n個(gè)輸出口，與m×n陣列排布的第二振子一一對(duì)應(yīng)饋電連接，所述m、n均為正整數(shù)。

其中，所述第一振子和所述第二振子構(gòu)成雙極化壓鑄半波振子。

其中，所述第一振子和所述第二振子以±45°的極化方式構(gòu)成雙極化壓鑄半波振子。

其中，所述第一羅特曼透鏡包括a個(gè)輸入口；所述第二羅特曼透鏡組包括a個(gè)第二羅特曼透鏡，所述第二羅特曼透鏡包括m個(gè)輸出口；所述第二羅特曼透鏡組的m×a個(gè)輸出口，與所述第一羅特曼透鏡組的m×a個(gè)輸入口一一對(duì)應(yīng)饋電連接實(shí)現(xiàn)串聯(lián)，所述a為正整數(shù)。

其中，所述第二羅特曼透鏡包括b個(gè)輸入口；所述電子開關(guān)組包括b個(gè)電子開關(guān)，所述電子開關(guān)包括a個(gè)輸出口；所述電子開關(guān)組的b×a個(gè)輸出口，與所述第二羅特曼透鏡組的b×a個(gè)輸入口一一對(duì)應(yīng)饋電連接，所述b為正整數(shù)。

其中，所述電子開關(guān)具有一個(gè)輸入口。

其中，所述a＝m＝8，所述n＝10，所述b＝7。

其中，所述第一羅特曼透鏡包括第一接地端口，所述第二羅特曼透鏡包括第二接地端口。

本發(fā)明多波束系統(tǒng)包括天線陣、至少一饋電網(wǎng)絡(luò)以及至少一電子開關(guān)組，饋電網(wǎng)絡(luò)包括串聯(lián)的第一羅特曼透鏡組和第二羅特曼透鏡組；其中，電子開關(guān)組饋電連接第二羅特曼透鏡組，第二羅特曼透鏡組饋電連接第一羅特曼透鏡組，第一羅特曼透鏡組饋電連接天線陣。本發(fā)明多波束系統(tǒng)通過兩組羅特曼透鏡實(shí)現(xiàn)二維掃描，結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定且便于維護(hù)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明多波束系統(tǒng)第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1所示多波束系統(tǒng)第一實(shí)施方式中天線陣的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1所示多波束系統(tǒng)第一實(shí)施方式中饋電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖1所示多波束系統(tǒng)第一實(shí)施方式中第一羅特曼透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖1所示多波束系統(tǒng)第一實(shí)施方式中第二羅特曼透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是圖1所示多波束系統(tǒng)第一實(shí)施方式中電子開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是圖1所示多波束系統(tǒng)第一實(shí)施方式中第一羅特曼透鏡饋電時(shí)的遠(yuǎn)場方向圖；

圖8是圖1所示多波束系統(tǒng)第一實(shí)施方式中第二羅特曼透鏡饋電時(shí)的遠(yuǎn)場方向圖。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)發(fā)明所提供的一種天線傳動(dòng)裝置及天線做進(jìn)一步詳細(xì)描述。

請(qǐng)參閱圖1，圖1是本發(fā)明多波束系統(tǒng)第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施方式多波束系統(tǒng)100包括天線陣11、饋電網(wǎng)絡(luò)12和電子開關(guān)組13。

其中，饋電網(wǎng)絡(luò)12包括串聯(lián)的第一羅特曼透鏡組121和第二羅特曼透鏡組122。電子開關(guān)組13饋電連接第二羅特曼透鏡組122，第二羅特曼透鏡組122饋電連接第一羅特曼透鏡組121，第一羅特曼透鏡組121饋電連接天線陣11。

即本實(shí)施方式中電子開關(guān)11控制激勵(lì)第二羅特曼透鏡組122的輸入口，并依次激勵(lì)第二羅特曼透鏡組122和第一羅特曼透鏡組121，最后由第一羅特曼透鏡組121給天線陣11饋電，從而實(shí)現(xiàn)天線陣11方位面和俯仰面的二維掃描。

天線陣11包括多個(gè)輻射單元111和反射板112，輻射單元111以m×n陣列排布的方式設(shè)置在反射板112上。本實(shí)施方式中反射板112為鋁合金。輻射單元111包括一個(gè)振子，該輻射單元111為單極化輻射單元。具體請(qǐng)參閱圖2，圖2是圖1所示多波束系統(tǒng)第一實(shí)施方式中天線陣的結(jié)構(gòu)示意圖。

對(duì)于饋電網(wǎng)絡(luò)12，可參閱圖3、圖4和圖5，圖3是圖1所示多波束系統(tǒng)第一實(shí)施方式中饋電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是圖1所示多波束系統(tǒng)第一實(shí)施方式中第一羅特曼透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是圖1所示多波束系統(tǒng)第一實(shí)施方式中第二羅特曼透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。

饋電網(wǎng)絡(luò)12中第一羅特曼透鏡組121包括m個(gè)第一羅特曼透鏡1211，該第一羅特曼透鏡1211包括n個(gè)輸出口1212。

整個(gè)第一羅特曼透鏡組121則包括m×n個(gè)輸出口1212，該m×n個(gè)輸出口1212與m×n陣列排布的輻射單元111一一對(duì)應(yīng)饋電連接，使用50Ω同軸電纜焊接的方式，以實(shí)現(xiàn)天線陣11的輻射掃描。具體來說，第k1個(gè)第一羅特曼透鏡1211的n個(gè)輸出口1212能夠?qū)Φ趉1列n個(gè)輻射單元111饋電，而m個(gè)第一羅特曼透鏡1211的第k2個(gè)輸出口1212能夠?qū)Φ趉2行m個(gè)輻射單元111饋電。

其中m，n均為正整數(shù)，1≤k1≤m，1≤k2≤n。且水平方向的兩輻射單元111之間距離為d＝0.6λ₀，垂直方向的兩輻射單元111之間距離為L＝0.8λ₀，λ₀為中心頻點(diǎn)的自由空間波長。

第一羅特曼透鏡1211還包括a個(gè)輸入口1213，因此包括m個(gè)第一羅特曼透鏡1211的第一羅特曼透鏡組121具有m×a個(gè)輸入口1213。

相應(yīng)第二羅特曼透鏡組122包括a個(gè)第二羅特曼透鏡1221，該第二羅特曼透鏡1221包括m個(gè)輸出口1222。因此整個(gè)第二羅特曼透鏡組122具有m×a個(gè)輸出口1222。

上述m×a個(gè)輸出口1222與m×a個(gè)輸入口1213一一對(duì)應(yīng)饋電連接，使用50Ω同軸電纜焊接的方式。具體來說，第k3個(gè)第二羅特曼透鏡1221的m個(gè)輸出口1222能夠?qū)個(gè)第一羅特曼透鏡1211的第k3個(gè)輸入口饋電，而a個(gè)第二羅特曼透鏡1221的第k4個(gè)輸出口1222能夠?qū)Φ趉4個(gè)第一羅特曼透鏡1211的a個(gè)輸入口1213饋電。

其中，a為正整數(shù)，1≤k3≤a，1≤k4≤m。

第二羅特曼透鏡1221還包括b個(gè)輸入口1223，包括了a個(gè)第二羅特曼透鏡1221的第二羅特曼透鏡組122具有b×a個(gè)輸入口1223。

相應(yīng)的電子開關(guān)組13具有b個(gè)電子開關(guān)131，具體可參閱圖6，圖6是圖1所示多波束系統(tǒng)第一實(shí)施方式中電子開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖。電子開關(guān)131包括a個(gè)輸出口132和一個(gè)輸入口133。因此電子開關(guān)組13包括b×a個(gè)輸出口132，而該輸入口133也為多波束系統(tǒng)100的輸入口，且輸入口133為N型接頭，能夠方便與外部射頻拉遠(yuǎn)單元(RRU，Radio Remote Unit)相連。本實(shí)施方式中電子開關(guān)131為高頻電子開關(guān)。

電子開關(guān)組13的b×a個(gè)輸出口132與第二羅特曼透鏡組122的b×a個(gè)輸入口1223一一對(duì)應(yīng)饋電連接，使用50Ω同軸電纜焊接的方式。具體來說，第k5個(gè)電子開關(guān)的a個(gè)輸出口132能夠?qū)個(gè)第二羅特曼透鏡1221的第k5個(gè)輸入口1223饋電，b個(gè)電子開關(guān)的第k6個(gè)輸出口132能夠?qū)Φ趉6個(gè)第二羅特曼透鏡1221的b個(gè)輸入口1223饋電。

其中b為正整數(shù)，1≤k5≤b，1≤k6≤a。

以上第一羅特曼透鏡1211能夠?qū)瘟休椛鋯卧?11饋電，從而實(shí)現(xiàn)天線陣11在俯仰面的一維掃描；而第二羅特曼透鏡1221則在不同輸入口1223的激勵(lì)下經(jīng)由第一羅特曼透鏡1211對(duì)單列輻射單元111饋電，從而實(shí)現(xiàn)天線陣11在方位面的掃描。通過電子開關(guān)組15控制第二羅特曼透鏡1221的輸入口1223激勵(lì)的切換，從而實(shí)現(xiàn)天線陣11在俯仰面和方位面的二維掃描。

第一羅特曼透鏡1211上還具有第一接地端口1214，第二羅特曼透鏡1221上具有第二接地端口1224。且第一羅特曼透鏡1211和第二羅特曼透鏡1221均為微帶結(jié)構(gòu)，即以介質(zhì)基板為基礎(chǔ)，在介質(zhì)基板下表面覆蓋銅層，介質(zhì)基板上表面設(shè)置微帶線路，微帶線路則包括羅特曼透鏡的輸入口、輸出口、透鏡腔體以及接地端口。

其中，輸入口包括50Ω輸入傳輸線以及與透鏡腔體連接的阻抗?jié)u變段；輸出口也包括50Ω輸出傳輸線以及與透鏡腔體連接的阻抗?jié)u變段；透鏡腔體是能夠使信號(hào)從輸入口到各個(gè)輸出口產(chǎn)生不同時(shí)延的特殊腔體，其根據(jù)準(zhǔn)光學(xué)理論設(shè)計(jì)；接地端口包括50Ω輸出傳輸線以及與透鏡腔體連接的阻抗?jié)u變段，50Ω輸出傳輸線末端通過焊接50Ω貼片電阻來接地，其目的是吸收透鏡腔體內(nèi)諧振的信號(hào)，使輸出口的幅度分布更加理想，達(dá)到有效抑制陣列波束旁瓣的效果。上述阻抗?jié)u變段能夠使輸入傳輸線的阻抗與透鏡腔體達(dá)到理想匹配效果。

本實(shí)施方式中a＝m＝8、n＝10、b＝7，天線陣11為8×10的輻射單元陣列。電子開關(guān)131為包括8個(gè)輸出口132和1個(gè)輸入口133，即電子開關(guān)131為1出8的單刀8擲開關(guān)。且電子開關(guān)131為高頻輸出，開關(guān)整條通路的時(shí)延達(dá)到微秒量級(jí)。

第一羅特曼透鏡組121具有8個(gè)第一羅特曼透鏡1211，第一羅特曼透鏡1211具有8個(gè)輸入口1213(也稱為波束口)和10個(gè)輸出口1212(也稱為陣列口)，而第一羅特曼透鏡1211可稱為8波束10單元Rotman透鏡。

激勵(lì)一個(gè)第一羅特曼透鏡1211的8個(gè)輸入口1213，從而對(duì)10個(gè)輻射單元饋電，能夠形成8個(gè)波束。具體可參閱圖7，圖7是圖1所示多波束系統(tǒng)第一實(shí)施方式中第一羅特曼透鏡饋電時(shí)的遠(yuǎn)場方向圖。8個(gè)波束的掃描范圍在﹣20°和﹢20°之間，而8個(gè)波束的固定指向分別為±20°、±16°、±9°和±3°，波束半功率角寬度為9.5±0.5°且各波束之間的交叉電平為﹣1dB。

第二羅特曼透鏡組122具有8個(gè)第二羅特曼透鏡1221，第二羅特曼透鏡1221具有7個(gè)輸入口1223和8個(gè)輸出口1222，該第二個(gè)羅特曼透鏡1221可稱為7波束8單元Rotman透鏡。

激勵(lì)一個(gè)第二羅特曼透鏡1221的7個(gè)輸入口1223，經(jīng)由第一羅特曼透鏡組121從而對(duì)8個(gè)輻射單元饋電，能夠形成7個(gè)波束。具體可參閱圖8，圖8是圖1所示多波束系統(tǒng)第一實(shí)施方式中第二羅特曼透鏡饋電時(shí)的遠(yuǎn)場方向圖。該7個(gè)波束的掃描范圍在﹣30°和﹢30°之間，各個(gè)波束的固定指向分別為±30°、±20°、±10°和0°，波束半功率角寬度為14.5±0.5°且各波束之間的交叉電平為﹣1dB。

以上對(duì)單極化的輻射單元111的饋電方式進(jìn)行說明。輻射單元111還可為圓極化、線極化或雙極化。

若輻射單元為雙極化，輻射單元包括雙極化壓鑄振子，雙極化壓鑄振子采用開模加工制得，能夠保證振子的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和加工精度，使天線陣具有良好的電路性能和輻射性能。具體來說，雙極化壓鑄振子由第一振子和第二振子以±45°的極化方式構(gòu)成，該雙極化壓鑄振子輸入阻抗為50Ω。

而對(duì)于雙極化壓鑄振子的多波束系統(tǒng)，基于以上對(duì)單極化輻射單元的描述，可知，將其中單極化振子替換為雙極化壓鑄振子后。多波束系統(tǒng)中包括有兩個(gè)饋電網(wǎng)絡(luò)，

其中，一個(gè)饋電網(wǎng)絡(luò)的第一羅特曼透鏡組的m×n個(gè)輸出口與m×n陣列排布的第一振子一一對(duì)應(yīng)饋電連接；另一饋電網(wǎng)絡(luò)的第一羅特曼透鏡組的m×n個(gè)輸出口與m×n陣列排布的第二振子一一對(duì)應(yīng)饋電連接。

其他饋電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)第一羅特曼透鏡組和第二羅特曼透鏡組的連接方式、電子開關(guān)組與第二羅特曼透鏡組的連接方式與上述單極化輻射單元中類似，具體不再贅述。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施方式，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。