本發(fā)明涉及星載有源相控陣天線技術(shù)，尤其涉及一種用于衛(wèi)星sar成像天線系統(tǒng)的c波段低剖面輕量化天線。

背景技術(shù)：

c波段，是頻率從4.0-8.0ghz的一段頻帶，作為通信衛(wèi)星下行傳輸信號(hào)的頻段。在衛(wèi)星電視廣播和各類小型衛(wèi)星地面站應(yīng)用中，該頻段首先被采用且一直被廣泛使用。合成孔徑雷達(dá)(sar)是一種高分辨率成像雷達(dá)，可以在能見度極低的氣象條件下得到類似光學(xué)照相的高分辨雷達(dá)圖像。

目前，在軌或在研的星載相控陣sar天線系統(tǒng)集成度不高，模塊功能單一。波導(dǎo)輻射陣面僅作為天線模塊，其他的各個(gè)部件、模塊、組件等都單獨(dú)固定在安裝結(jié)構(gòu)上，而且整個(gè)剖面增加了一個(gè)安裝結(jié)構(gòu)的厚度。同時(shí)，各個(gè)組件與波導(dǎo)輻射陣面之間增加了一層熱管，通過熱管來散熱。這使得整體天線剖面較厚且相應(yīng)重量較大，需要較大的衛(wèi)星來承載，成本極高，尤其無法滿足未來輕小衛(wèi)星和快速響應(yīng)衛(wèi)星對載荷的輕量化要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種c波段星載有源相控陣sar天線，結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、成本小，有效地解決了星載sar天線在輕小敏捷衛(wèi)星平臺(tái)應(yīng)用的問題。

為解決上述問題，本發(fā)明提出一種c波段星載有源相控陣sar天線，包括：波導(dǎo)輻射陣面，用于輻射或接收射頻信號(hào)；tr組件，用于根據(jù)選通控制信號(hào)在發(fā)射通道和接收通道中切換選通，以在發(fā)射通道下對射頻信號(hào)進(jìn)行配相和功率放大后傳輸至波導(dǎo)輻射陣面；延時(shí)組件，與所述tr組件通過射頻網(wǎng)絡(luò)連接，根據(jù)延時(shí)控制信號(hào)對天線接收和發(fā)射的射頻信號(hào)進(jìn)行延時(shí)補(bǔ)償；激勵(lì)器板，用以所述tr組件供電和提供選通控制信號(hào)、及為所述延時(shí)組件供電和提供延時(shí)控制信號(hào)；陣面電源，為所述激勵(lì)器板供電，通過激勵(lì)器板給tr組件和延時(shí)組件供電；及射頻功分器，分口連接延時(shí)組件，總口連接艙內(nèi)射頻收發(fā)機(jī)；

所述波導(dǎo)輻射陣面呈板面狀，且作為所述tr組件、延時(shí)組件、激勵(lì)器板、陣面電源和射頻功分器的背板安裝結(jié)構(gòu)；所述tr組件、延時(shí)組件、激勵(lì)器板、陣面電源和射頻功分器平鋪地安裝于所述波導(dǎo)輻射陣面的背面。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述tr組件、延時(shí)組件、激勵(lì)器板、陣面電源和射頻功分器的發(fā)射面與所述波導(dǎo)輻射陣面的背面直接貼合，以將所述波導(dǎo)輻射陣面作為熱沉。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述波導(dǎo)輻射陣面中的每根脊波導(dǎo)的波導(dǎo)脊內(nèi)灌封相變材料，以改善波導(dǎo)輻射陣面作為熱沉的熱容量。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，還包括板載轉(zhuǎn)接板，平鋪形成于所述波導(dǎo)輻射陣面的背面；所述tr組件位于所述板載轉(zhuǎn)接板的一旁，從所述板載轉(zhuǎn)接板的側(cè)邊插接所述板載轉(zhuǎn)接板，以實(shí)現(xiàn)與所述波導(dǎo)輻射陣面的直插互連。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，延時(shí)組件還與所述tr組件通過定標(biāo)網(wǎng)絡(luò)連接；還包括定標(biāo)功分器，分口通過定標(biāo)網(wǎng)絡(luò)連接延時(shí)組件，總口連接艙內(nèi)射頻收發(fā)機(jī)，合成一路定標(biāo)信號(hào)以對接收的射頻信號(hào)定標(biāo)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述激勵(lì)器板為多層集成板，所述射頻網(wǎng)絡(luò)與定標(biāo)網(wǎng)絡(luò)均集成在所述激勵(lì)器板上。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述tr組件以直插的方式連接所述激勵(lì)器板且與所述射頻網(wǎng)絡(luò)、定標(biāo)網(wǎng)絡(luò)電連接。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述波導(dǎo)輻射陣面包括若干頁，每頁波導(dǎo)輻射陣面包括若干天線子陣，每個(gè)天線子陣包括一組天線單元，每個(gè)天線單元對應(yīng)連接一tr組件，每組tr組件通過射頻網(wǎng)絡(luò)或定標(biāo)網(wǎng)絡(luò)連接于一個(gè)延時(shí)組件，每頁波導(dǎo)輻射陣面上的全部延時(shí)組件連接于一個(gè)射頻功分器或定標(biāo)功分器的各個(gè)分口。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述射頻功分器或定標(biāo)功分器安裝于每頁波導(dǎo)輻射陣面的中間天線子陣的邊緣位置處，通過電纜連接各延時(shí)組件。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，還包括框架，以窗框形式固定在各個(gè)天線子陣的邊緣，且將相鄰的天線子陣連接成一體。

采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：

天線的各模塊、單機(jī)、部組件以波導(dǎo)輻射陣面作為安裝背板進(jìn)行安裝，使天線子陣兼作為結(jié)構(gòu)安裝板，免去了額外的安裝結(jié)構(gòu)，減輕了載荷重量，采用平鋪式安裝，實(shí)現(xiàn)了天線的低剖面特性，可實(shí)現(xiàn)大收納比、大幅減輕天線重量的目的，大大降低了衛(wèi)星成本，完全適應(yīng)了未來小衛(wèi)星和快速響應(yīng)衛(wèi)星平臺(tái)對天線載荷的要求；

波導(dǎo)陣面除具有天線收發(fā)電磁波功能外，還兼作為結(jié)構(gòu)安裝背板，同時(shí)集成了熱沉的功能，實(shí)現(xiàn)一物多用以綜合減重；

天線的t/r組件通過板載轉(zhuǎn)接板采用直插方式與板載轉(zhuǎn)接板互聯(lián)，避免了該部分電纜的使用，減輕了總重量和成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的一頁c波段星載有源相控陣sar天線的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的一頁c波段星載有源相控陣sar天線的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的多頁c波段星載有源相控陣sar天線折疊收納狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記說明：

1-波導(dǎo)輻射陣面，2-tr組件，3-激勵(lì)器板，4-延時(shí)組件，5-陣面電源，6-射頻功分器，7-定標(biāo)功分器，8-框架。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。

參看圖1和圖2，在一個(gè)實(shí)施例中，c波段星載有源相控陣sar天線包括：波導(dǎo)輻射陣面1，tr(transmitterandreceiver)組件2，延時(shí)組件4，激勵(lì)器板3，陣面電源5和射頻功分器6。

波導(dǎo)輻射陣面1用于輻射或接收射頻信號(hào)。當(dāng)天線發(fā)射時(shí)，波導(dǎo)輻射陣面1用于輻射電磁波(即射頻信號(hào))；當(dāng)天線接收時(shí)，波導(dǎo)輻射陣面1用于接收電磁波(即射頻信號(hào))。

tr組件2用于根據(jù)選通控制信號(hào)在發(fā)射通道和接收通道中切換選通，以在發(fā)射通道下對射頻信號(hào)進(jìn)行配相和功率放大后傳輸至波導(dǎo)輻射陣面。當(dāng)用于發(fā)射時(shí)，tr組件2切換到發(fā)射通道，將射頻信號(hào)進(jìn)行配相和功率放大后，送至波導(dǎo)輻射陣面1天線單元；當(dāng)用于接收時(shí)，tr組件對波導(dǎo)輻射陣面1天線單元接收的微弱射頻信號(hào)進(jìn)行功率放大。選通控制信號(hào)由激勵(lì)器板提供。

延時(shí)組件4與tr組件2之間通過射頻網(wǎng)絡(luò)連接，根據(jù)延時(shí)控制信號(hào)對波導(dǎo)輻射陣面1接收和發(fā)射的射頻信號(hào)進(jìn)行延時(shí)補(bǔ)償。延時(shí)控制信號(hào)由激勵(lì)器板3提供。射頻網(wǎng)絡(luò)用語傳遞接收和發(fā)射時(shí)的射頻信號(hào)。

激勵(lì)器板3用以tr組件2供電和提供選通控制信號(hào)、及為延時(shí)組件4供電和提供延時(shí)控制信號(hào)。激勵(lì)器板3即激勵(lì)器構(gòu)造成為電路板件的形狀。陣面電源為激勵(lì)器板3供電，通過激勵(lì)器板3給tr組件2和延時(shí)組件4供電。

射頻功分器6的分口連接延時(shí)組件4，總口連接艙內(nèi)射頻收發(fā)機(jī)。將艙內(nèi)射頻收發(fā)機(jī)輸出的待發(fā)射的射頻信號(hào)能量分成兩路或多路輸出至天線單元，也可反過來將天線單元接收的多路射頻信號(hào)能量合成一路輸出。

波導(dǎo)輻射陣面1呈板面狀，且作為tr組件2、延時(shí)組件4、激勵(lì)器板3、陣面電源5和射頻功分器6的背板安裝結(jié)構(gòu)。tr組件2、延時(shí)組件4、激勵(lì)器板3、陣面電源5和射頻功分器6平鋪地安裝于波導(dǎo)輻射陣面1的背面。各個(gè)部件可以通過螺釘將其固定在波導(dǎo)輻射陣面1的背面上。

平鋪安裝就是在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)面積內(nèi)，將各個(gè)部件的最薄的切面與安裝面垂直，并且各個(gè)部件在垂直方向上不疊加，在合理布局下盡量緊湊，這樣使得整個(gè)波導(dǎo)輻射陣面的剖面非常低。

天線的各模塊、單機(jī)、部組件以波導(dǎo)輻射陣面1作為安裝背板進(jìn)行安裝，使天線子陣兼作為結(jié)構(gòu)安裝板，免去了額外的安裝結(jié)構(gòu)，減輕了載荷重量，采用平鋪式安裝，實(shí)現(xiàn)了天線的低剖面特性，可實(shí)現(xiàn)大收納比、大幅減輕天線重量的目的，大大降低了衛(wèi)星成本，完全適應(yīng)了未來小衛(wèi)星和快速響應(yīng)衛(wèi)星平臺(tái)對天線載荷的要求。

優(yōu)選的，tr組件2、延時(shí)組件4、激勵(lì)器板3、陣面電源4和射頻功分器6的發(fā)射面與波導(dǎo)輻射陣面1的背面直接貼合，以將波導(dǎo)輻射陣面1作為熱沉。波導(dǎo)輻射陣面1除具有天線收發(fā)電磁波功能外，還兼作為結(jié)構(gòu)安裝背板，同時(shí)集成了熱沉的功能，實(shí)現(xiàn)一物多用以綜合減重。

優(yōu)選的，波導(dǎo)輻射陣面1中的每根脊波導(dǎo)的波導(dǎo)脊內(nèi)灌封相變材料，以改善波導(dǎo)輻射陣面1作為熱沉的熱容量，增強(qiáng)散熱性能，可以免去熱管等其他散熱器的安裝，使得重量更輕，成本更小。

在一個(gè)實(shí)施例中，c波段星載有源相控陣sar天線還可以包括板載轉(zhuǎn)接板。板載轉(zhuǎn)接板平鋪形成于波導(dǎo)輻射陣面1的背面。tr組件2位于板載轉(zhuǎn)接板的一旁，tr組件2從板載轉(zhuǎn)接板的側(cè)邊插接板載轉(zhuǎn)接板，以實(shí)現(xiàn)與波導(dǎo)輻射陣面1的直插互連。天線的t/r組件2通過板載轉(zhuǎn)接板采用直插方式與板載轉(zhuǎn)接板互聯(lián)，避免了該部分電纜的使用，減輕了總重量和成本。

在一個(gè)實(shí)施例中，延時(shí)組件還與tr組件2通過定標(biāo)網(wǎng)絡(luò)連接。c波段星載有源相控陣sar天線還可以包括定標(biāo)功分器7，定標(biāo)功分器7的分口通過定標(biāo)網(wǎng)絡(luò)連接延時(shí)組件4，總口連接艙內(nèi)射頻收發(fā)機(jī)，合成一路定標(biāo)信號(hào)輸至艙內(nèi)射頻收發(fā)機(jī)以對接收的射頻信號(hào)定標(biāo)。定標(biāo)功分器7用來定標(biāo)射頻信號(hào)，在每次使用前作為基準(zhǔn)信號(hào)使用，天線單元耦合出的射頻信號(hào)在延時(shí)補(bǔ)償后通過射頻功分器6合成，天線單元的定標(biāo)信號(hào)在延時(shí)補(bǔ)償后通過定標(biāo)功分器7進(jìn)行合成。定標(biāo)網(wǎng)絡(luò)用于傳遞用于定標(biāo)的耦合射頻信號(hào)，可以是傳輸線的形式，結(jié)構(gòu)具體不限。

優(yōu)選的，激勵(lì)器板3為多層集成板，射頻網(wǎng)絡(luò)與定標(biāo)網(wǎng)絡(luò)均集成在激勵(lì)器板3上。激勵(lì)器板3通過pcb板多層集成的方式，將第一級的射頻網(wǎng)絡(luò)與定標(biāo)網(wǎng)絡(luò)集成，以節(jié)省大量的互聯(lián)電纜，實(shí)現(xiàn)減重和降成本的目的。

優(yōu)選的，tr組件2以直插的方式連接激勵(lì)器板3且與射頻網(wǎng)絡(luò)、定標(biāo)網(wǎng)絡(luò)電連接。激勵(lì)器板3采用直插方式與tr組件互聯(lián)，大大減少了互聯(lián)電纜的數(shù)量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)減重和降成本的目的。

在一個(gè)實(shí)施例中，參看圖1和圖3，波導(dǎo)輻射陣面1包括若干頁，每頁波導(dǎo)輻射陣面1包括若干天線子陣，每個(gè)天線子陣包括一組天線單元，每個(gè)天線單元對應(yīng)連接一tr組件2，每組tr組件2通過射頻網(wǎng)絡(luò)或定標(biāo)網(wǎng)絡(luò)連接于一個(gè)延時(shí)組件4，每頁波導(dǎo)輻射陣面1上的全部延時(shí)組件連接于一個(gè)射頻功分器6或定標(biāo)功分器7的各個(gè)分口。

在一個(gè)具體實(shí)施例中，整個(gè)天線口徑6m×1.2m，全天線分為5頁，在圖3中顯示了3頁，發(fā)射時(shí)，各頁天線通過折疊收納在星體兩側(cè)及底面上以實(shí)現(xiàn)高收納率，入軌后通過展開機(jī)構(gòu)展開。圖1是其中的1頁天線，每頁天線的十分之一為一天線子陣，具有一組16個(gè)天線單元，兩個(gè)天線子陣相對排布形成一排，再并排排成一頁波導(dǎo)輻射陣面1，兩個(gè)天線子陣共用一延時(shí)組件4、陣面電源5。每個(gè)天線單元耦合出一路射頻信號(hào)，8個(gè)天線單元耦合出的射頻信號(hào)先合成一路，再將同組兩個(gè)8路天線單元的兩路定標(biāo)信號(hào)耦合成一路，接入定標(biāo)功分器7的一個(gè)分口上，定標(biāo)功分器7具有十個(gè)分口分別連接十路合成的定標(biāo)信號(hào)。射頻功分器6也是同理。

優(yōu)選的，射頻功分器6或定標(biāo)功分器7安裝于每頁波導(dǎo)輻射陣面1的中間天線子陣的邊緣位置處，通過電纜連接各延時(shí)組件4。射頻功分器6和定標(biāo)功分器7每頁天線均有一個(gè)，通過電纜連接各個(gè)延時(shí)組件4時(shí)，可以保證整體電纜所走距離最短。

在一個(gè)實(shí)施例中，c波段星載有源相控陣sar天線還可以包括框架8?？蚣?以窗框形式固定在各個(gè)天線子陣的邊緣，且將相鄰的天線子陣連接成一體，每頁天線的各個(gè)天線子陣可以共用一個(gè)框架8。框架8可以保證陣面的平整度和整個(gè)結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)。天線剖面高度可以為40mm，參看圖2，剖面方向上主要為波導(dǎo)輻射陣面1及用來加固的框架8。

本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定權(quán)利要求，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。