本發(fā)明屬于相控陣天線技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及了一種相控陣陣列天線的光控可重構(gòu)裝置。

背景技術(shù)：

相控陣天線是目前通信、雷達(dá)中最重要的一種天線形式。傳統(tǒng)天線用機(jī)械方法旋轉(zhuǎn)天線時(shí)，慣性大、速度慢，相控陣天線克服了這一缺點(diǎn)，波束的掃描速度高、波束方向性高。但目前相控陣能達(dá)到的最大掃描角度只能達(dá)到與法向方向約60°，對(duì)于大角度的掃描角度，相控陣波束方向性、天線效率都會(huì)惡化。

采用單元天線方向圖可重構(gòu)可以達(dá)到拓展相控陣天線的掃描寬度的效果，但由于其陣列不可按要求重構(gòu)，使得掃描寬度拓展的效果有限，控制電路、饋電網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)起來較為復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)。采用機(jī)械方法配合相控陣掃描技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)較大的掃描角度，但其機(jī)械系統(tǒng)同樣面臨著慣性大、速度慢的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述背景技術(shù)提出的技術(shù)問題，本發(fā)明旨在提供一種相控陣陣列天線的光控可重構(gòu)裝置，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，使相控陣陣列天線獲得更大的空間掃描角度。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種相控陣陣列天線的光控可重構(gòu)裝置，包括微帶饋線層、微波介質(zhì)基板、混合覆蓋層、激光陣列、激光控制器和光纖束，混合覆蓋層由硅片層和金屬層拼接而成，微波介質(zhì)基板設(shè)置在微帶饋線層的上表面，混合覆蓋層設(shè)置在微波介質(zhì)基板的上表面，光纖束的一端連接激光陣列的激光發(fā)射端，光纖束的另一端固定在硅片層的上表面，激光控制器控制激光陣列中各個(gè)激光器的啟閉，激光陣列發(fā)出的激光信號(hào)經(jīng)光纖束引導(dǎo)照射在硅片層表面的指定區(qū)域，從微帶饋線層的饋線端口輸入相控信號(hào)，通過激光控制器改變各個(gè)激光器的啟閉，從而形成不同口徑方向的陣列天線。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述硅片層的淺表層在激光照射下呈激發(fā)態(tài)，硅片層的深層始終呈介質(zhì)態(tài)，硅片層的深層的介電常數(shù)與微波介質(zhì)基板的介電常數(shù)的數(shù)值接近。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述微帶饋線層上設(shè)有饋線網(wǎng)絡(luò)，饋線網(wǎng)絡(luò)上設(shè)有若干個(gè)饋電點(diǎn)，硅片層上形成的陣列天線中的每個(gè)天線單元位于某個(gè)饋電點(diǎn)的正上方。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，微帶饋線層的饋線端口至形成的陣列天線中每個(gè)天線單元的電長(zhǎng)度相同。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，光纖束的一端通過塑料支架固定在硅片層的表面。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案所述混合覆蓋層中的金屬層為銅層。

采用上述技術(shù)方案帶來的有益效果：

本發(fā)明將陣列天線技術(shù)和光控全可重構(gòu)技術(shù)相結(jié)合，通過光控可重構(gòu)技術(shù)控制天線口面的方向?qū)崿F(xiàn)更大掃描角度的波束掃描。

激光激發(fā)的硅片區(qū)域處于激發(fā)態(tài)，載流子濃度高，呈現(xiàn)導(dǎo)體性質(zhì)，而非激發(fā)的硅片區(qū)域仍是本征態(tài)，呈現(xiàn)介質(zhì)態(tài)狀態(tài)，在可重構(gòu)中最大限度地減少其對(duì)天線輻射的影響。

當(dāng)處于非激發(fā)狀態(tài)，光控天線不會(huì)產(chǎn)生散射雷達(dá)波，也不會(huì)吸收電磁波，可以降低電子對(duì)抗效能的高功率微波輻射，此時(shí)天線的rcs很小，便于做到天線的電磁隱形。

可重構(gòu)天線在非激發(fā)狀態(tài)下為介質(zhì)態(tài)，不會(huì)在其他激發(fā)狀態(tài)下產(chǎn)生寄生貼片的效應(yīng)。

饋電網(wǎng)絡(luò)對(duì)輻射性能影響很小，利用光信號(hào)和電信號(hào)之間的高隔離度，避免控制電路等裝置對(duì)輻射性能的影響。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的微帶饋線層的示意圖；

圖3是利用本發(fā)明激發(fā)出水平陣列天線的俯視圖；

圖4是利用本發(fā)明激發(fā)出左側(cè)偏置陣列天線的俯視圖；

圖5是利用本發(fā)明激發(fā)出右側(cè)偏置陣列天線的俯視圖；

圖6是圖3-5的綜合示意圖；

圖7是本發(fā)明的工作原理圖。

標(biāo)號(hào)說明：1、微帶饋線層；2、微波介質(zhì)基板；3、硅片層；4、金屬層；5、光纖束；6、塑料固定裝置；7、饋線網(wǎng)絡(luò)；8、饋電點(diǎn)；9、饋線端口；10、激發(fā)出的陣列天線；11、硅片上激發(fā)出的附加地。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

一種相控陣陣列天線的光控可重構(gòu)裝置，如圖1所示，包括微帶饋線層1、微波介質(zhì)基板2、混合覆蓋層、激光陣列、激光控制器和光纖束5?；旌细采w層由硅片層3和金屬層4拼接而成。微波介質(zhì)基板2設(shè)置在微帶饋線層1的上表面，混合覆蓋層設(shè)置在微波介質(zhì)基板2的上表面。光纖束5的一端連接激光陣列的激光發(fā)射端，光纖束的另一端通過塑料固定裝置6固定在硅片層3的上表面。激光控制器控制激光陣列中各個(gè)激光器的啟閉，激光陣列發(fā)出的激光信號(hào)經(jīng)光纖束5引導(dǎo)照射在硅片層3表面的指定區(qū)域，從微帶饋線層1的饋線端口9輸入相控信號(hào)，通過激光控制器改變各個(gè)激光器的啟閉，從而形成不同口徑方向的陣列天線。如圖2所示，微帶饋線層1上設(shè)有饋線網(wǎng)絡(luò)7，饋線網(wǎng)絡(luò)7上設(shè)有若干個(gè)饋電點(diǎn)8，硅片層3上形成的陣列天線中的每個(gè)天線單元位于某個(gè)饋電點(diǎn)的正上方。

在本實(shí)施例中，硅片層3的淺表層在激光照射下呈激發(fā)態(tài)，激發(fā)狀態(tài)的硅具有較高的電導(dǎo)率，可作為金屬使用。硅片層3的深層始終呈本征態(tài)，本征硅主要表現(xiàn)為介質(zhì)狀態(tài)，因此它與微波介質(zhì)基板2中的介質(zhì)一起當(dāng)作天線的基板介質(zhì)使用。硅片層3的深層的介電常數(shù)與微波介質(zhì)基板2的介電常數(shù)的數(shù)值接近，避免高次模、復(fù)雜的電磁場(chǎng)分布出現(xiàn)。

在本實(shí)施例中，通過優(yōu)化微帶饋線層1上的饋線網(wǎng)絡(luò)，使微帶饋線層1的饋線端口9至形成的陣列天線中每個(gè)天線單元的電長(zhǎng)度相同，即相位延遲相同，以避免該陣列天線的饋線網(wǎng)絡(luò)在陣列非水平激發(fā)時(shí)對(duì)不同單元的饋電相位存在較大相位差引起的控制部分的不必要的復(fù)雜性。

在本實(shí)施例中，混合覆蓋層中的金屬層4為銅層。銅層的厚度為0.018mm，硅片層3的厚度為0.28mm。，硅片層3的暗電阻很大，硅片層3的介電常數(shù)可取11.9。

本發(fā)明通過調(diào)節(jié)激光陣列中各個(gè)激光器的啟閉，改變激光信號(hào)照射在硅片層上的位置，從而激發(fā)出口徑方向不同的陣列天線。圖3是利用本發(fā)明激發(fā)出水平陣列天線的俯視圖，其掃描可覆蓋角度區(qū)域位于垂直于天線陣列方向夾角±60°的區(qū)域內(nèi)，如圖上標(biāo)注。圖4是利用本發(fā)明激發(fā)出左側(cè)偏置陣列天線的俯視圖，其掃描可覆蓋角度區(qū)域位于垂直于天線陣列方向夾角±60°的區(qū)域內(nèi)，如圖上標(biāo)注。圖5是利用本發(fā)明激發(fā)出右側(cè)偏置陣列天線的俯視圖，其掃描可覆蓋角度區(qū)域位于垂直于天線陣列方向夾角±60°的區(qū)域內(nèi)，如圖上標(biāo)注。圖6是圖3-5的綜合示意圖。

圖7為本發(fā)明的工作原理圖，激光控制器控制激光陣列發(fā)出激光信號(hào)，激光信號(hào)通過光纖照射在硅片上，激發(fā)出陣列天線；由射頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的需要由天線發(fā)射的信號(hào)，經(jīng)過多通道相移網(wǎng)絡(luò)后，形成等幅度不同相位延遲的多通道信號(hào)，加載在饋線端口9上，使得到達(dá)天線陣列中每個(gè)天線單元的相位延時(shí)是形成波束指向的所需要的相位分布。

實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種相控陣陣列天線的光控可重構(gòu)裝置，包括微帶饋線層、微波介質(zhì)基板、混合覆蓋層、激光陣列、激光控制器和光纖束，混合覆蓋層由硅片層和金屬層拼接而成。微波介質(zhì)基板設(shè)置在微帶饋線層的上表面，混合覆蓋層設(shè)置在微波介質(zhì)基板的上表面，光纖束的一端連接激光陣列的激光發(fā)射端，光纖束的另一端固定在硅片層的上表面，激光控制器控制激光陣列中各個(gè)激光器的啟閉，激光陣列發(fā)出的激光信號(hào)經(jīng)光纖束引導(dǎo)照射在硅片層表面的指定區(qū)域，從微帶饋線層的饋線端口輸入相控信號(hào)，通過激光控制器改變各個(gè)激光器的啟閉，從而形成不同口徑方向的陣列天線。相比現(xiàn)有的相控陣天線技術(shù)，本發(fā)明使相控陣陣列天線獲得更大的空間掃描角度。

技術(shù)研發(fā)人員：周永剛;劉少斌;聞樂天;石春越;薛喜亮
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.30
技術(shù)公布日：2017.09.08