收發(fā)支路(接收支路和發(fā)射支路)并沒有使用環(huán)形器來隔離，原因是毫米波環(huán)形器的飽和輸入功率和隔離度一般都較小，而該頻段射頻開關(guān)的飽和功率和隔離度均達(dá)到了指標(biāo)要求，因此用射頻開關(guān)代替了環(huán)形器。此外，系統(tǒng)的噪聲系數(shù)要求接收支路的前級(jí)總增益要足夠大，但是過多的低噪放(即低噪放大器)級(jí)聯(lián)會(huì)對(duì)接收支路的動(dòng)態(tài)范圍有影響，同時(shí)因?yàn)榈驮敕诺娘柡凸β适怯邢薜?，為了防止前?jí)低噪放(第一級(jí)低噪放大器270)飽和后損壞后級(jí)低噪放(第二級(jí)低噪放大器290)，所以接收支路只采用兩級(jí)低噪放級(jí)聯(lián)，同時(shí)把一部分的接收增益安排在功率合成后級(jí)電路，即把一部分的接收增益安排在后級(jí)的信號(hào)處理子系統(tǒng)；為了保證能給輻射天線30饋入有足夠大的發(fā)射功率，末級(jí)功放(即功率放大器250)常常工作于飽和輸出狀態(tài)，這將減小其工作增益，于是在前級(jí)加入了一級(jí)增益為20dB的驅(qū)動(dòng)放大器240 ;射頻開關(guān)的隔離度是有限的，實(shí)測(cè)值只有25dB左右，而兩級(jí)低噪放(第一級(jí)低噪放大器270和第二級(jí)低噪放大器290)和驅(qū)動(dòng)放大器240、功率放大器250形成了一個(gè)閉環(huán)的回路，因此為了避免各個(gè)放大器工作時(shí)自激而損壞，在設(shè)計(jì)上采取了收發(fā)分時(shí)的工作方案，即所述發(fā)射支路和接收支路分時(shí)工作，當(dāng)發(fā)射支路的驅(qū)動(dòng)放大器240和功率放大器250工作時(shí)，第一級(jí)低噪放大器270和第二級(jí)低噪放大器290的電源斷電，使第一級(jí)低噪放大器270和第二級(jí)低噪放大器290停止工作；反之，當(dāng)接收支路工作時(shí)，發(fā)射支路的驅(qū)動(dòng)放大器240和功率放大器250的電源斷電，驅(qū)動(dòng)放大器240和功率放大器250停止工作。
[0019]請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明提供的Ka波段一維線陣系統(tǒng)中，所述數(shù)控移相器220為連續(xù)式移相器。所述連續(xù)式移相器的移相值可在0°?360°范圍內(nèi)連續(xù)變化，提高了線陣系統(tǒng)的使用范圍。所述輻射天線30為平面天線陣，即由平面天線組成的天線陣，采用平面天線陣可降低每個(gè)平面天線的功率，即便有幾個(gè)平面天線故障，也不會(huì)影響到整個(gè)平面天線陣信號(hào)的發(fā)射和接收，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0020]現(xiàn)有的線陣系統(tǒng)，若不增加總陣元數(shù)，直接增加系統(tǒng)功率，不僅對(duì)系統(tǒng)中的各個(gè)器件要求極高，而且各個(gè)器件的功率損耗以及總功率呈幾何級(jí)數(shù)增加，安全性能下降，本發(fā)明的Ka波段一維線陣系統(tǒng)，能夠在總的合成功率不變情況下，通過增加總陣元數(shù)，降低單個(gè)陣元的發(fā)射功率，從而減小全部輸入輸出組件的直流功耗，提高了系統(tǒng)的安全性，而且無需使用環(huán)形器，并降低了輸入輸出組件的設(shè)計(jì)難度和天線陣列成本。
[0021]本發(fā)明的一維線陣所能夠?qū)崿F(xiàn)的主要技術(shù)指標(biāo)如下:
陣列系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo):
工作頻帶:34.5GHz~35.5GHz 截面積:〈48mm X 85mm 無柵瓣掃描范圍:± 25°
天線增益:>6dB
天線3dB波瓣寬度:± 50°
輸入輸出組件單元技術(shù)指標(biāo): 發(fā)射支路飽和輸出功率:>20dBm ；
發(fā)射支路小信號(hào)增益:>25dB ；
接收支路噪聲系數(shù):〈4.5dB 接收支路增益:>20dB 移相平均誤差:〈± 5°
衰減范圍:1-3IdB 單元截面積:<6_X25mm。
[0022]最后應(yīng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。即對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種Ka波段一維線陣系統(tǒng)，包括八個(gè)相同的輸入輸出組件單元、八路輻射天線以及一分八功率分配器；其特征在于，所述八個(gè)相同的輸入輸出組件單元、八路輻射天線以及一分八功率分配器均沿著垂直于天線孔徑平面的縱向方向分布，每個(gè)輸入輸出組件單元都由數(shù)控衰減器、數(shù)控移相器、第一射頻開關(guān)、驅(qū)動(dòng)放大器、功率放大器、第二射頻開關(guān)、第一級(jí)低噪放大器、第三射頻開關(guān)和第二級(jí)低噪放大器所組成；所述系統(tǒng)的發(fā)射信號(hào)走向?yàn)?一路發(fā)射信號(hào)經(jīng)過一分八功率分配器被等輻同相分成八路信號(hào)，再分別輸入給八路輸入輸出組件單元；信號(hào)在輸入輸出組件單元中順次經(jīng)過數(shù)控衰減器、數(shù)控移相器，再經(jīng)過第一射頻開關(guān)的選擇，到達(dá)發(fā)射支路的驅(qū)動(dòng)放大器和功率放大器，當(dāng)信號(hào)的功率被放大達(dá)到要求的功率后，再經(jīng)過第二射頻開關(guān)饋入給輻射天線獨(dú)立輻射出去，最終八路輻射信號(hào)在空間進(jìn)行功率合成，形成所需要的波束；所述系統(tǒng)的接收信號(hào)走向?yàn)?接收信號(hào)被八路輻射天線獨(dú)立接收，然后再分別輸入給八路輸入輸出組件單元；每路進(jìn)入所述輸入輸出組件單元的接收信號(hào)都經(jīng)過第二射頻開關(guān)的選擇，到達(dá)接收支路的第一級(jí)低噪放大器進(jìn)行信號(hào)放大后經(jīng)過第三射頻開關(guān)，再進(jìn)入第二級(jí)低噪放大器進(jìn)行信號(hào)放大，然后順次經(jīng)過第一射頻開關(guān)、數(shù)控移相器和數(shù)控衰減器進(jìn)入一分八功率分配器合成一路射頻信號(hào)，再輸出給后級(jí)的信號(hào)處理子系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ka波段一維線陣系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射支路和接收支路分時(shí)工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ka波段一維線陣系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)控移相器為連續(xù)式移相器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ka波段一維線陣系統(tǒng)，其特征在于，所述輻射天線為平面天線陣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ka波段一維線陣系統(tǒng)，其特征在于，所述線陣系統(tǒng)的工作頻帶為:34.5GHz~35.5GHz。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ka波段一維線陣系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射支路飽和輸出功率大于20dBm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ka波段一維線陣系統(tǒng)，其特征在于，所述接收支路噪聲系數(shù)小于4.5dBo
【專利摘要】本發(fā)明提供的一種Ka波段一維線陣系統(tǒng)，包括八個(gè)相同的輸入輸出組件單元、八路輻射天線和一分八功率分配器；所述八個(gè)相同的輸入輸出組件單元、八路輻射天線和一分八功率分配器均沿著垂直于天線孔徑平面的縱向方向分布，每個(gè)輸入輸出組件單元都由數(shù)控衰減器、數(shù)控移相器、驅(qū)動(dòng)放大器、功率放大器、兩級(jí)低噪放大器和三個(gè)射頻開關(guān)所組成。本發(fā)明的Ka波段一維線陣系統(tǒng)，能夠在總的合成功率不變情況下，通過增加總陣元數(shù)，降低單個(gè)陣元的發(fā)射功率，從而減小全部輸入輸出組件的直流功耗，并降低輸入輸出組件的設(shè)計(jì)難度和天線陣列成本。
【IPC分類】H01Q21-00, H01Q23-00
【公開號(hào)】CN104538747
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410780496
【發(fā)明人】嚴(yán)俊文
【申請(qǐng)人】嚴(yán)俊文
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月17日