專利名稱：一種基于矢量調制的Ku波段小型化有源相控陣天線系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及微波無線通訊技術領域，具體涉及一種用于無線通信、制導領域中基于矢量調制的Ku波段小型化有源相控陣天線系統。
背景技術：
有源相控陣是近年來正在迅速發展的雷達新技術，它將成為提高雷達在惡劣電磁環境中對付快速、機動及隱身目標的一項關鍵技術。相對于無源相控陣，有源相控陣的優點是可將發射機完全分散開，每個天線單元輻射的信號在空間進行功率合成，整個饋線系統、 幅相控制系統等處于低功率狀態，這樣可使饋線系統的功耗降至最低，使系統的可靠性提高，生產成本降低。但由于有源相控陣通常具有上百、甚至上千個天線陣元和收發(TR)模塊，若采用混合集成方式來設計TR模塊、進而組成有源線控陣，將帶來體積、生產成本和可靠性的問題。
發明內容本實用新型要解決的技術問題是針對于現有技術的不足，提供一種基于矢量調制技術的Ku波段小型化有源相控陣天線系統，該有源相控陣天線系統具有口徑小、增益高、等效全向輻射功率高、增益噪聲溫度比值高、工作溫度范圍廣、功耗小等優點。為達到上述發明目的，本實用新型所采用的技術方案為提供一種基于矢量調制的Ku波段小型化有源相控陣天線系統，其特征在于包括有源天線陣模塊、和差器模塊、電源模塊、環控系統模塊、波控母板模塊和小型化信道模塊；所述有源天線陣模塊由級聯在一起的陣列單元天線和收發模塊組成；所述電源模塊分別與有源天線陣模塊、和差器模塊、波控母板模塊和小型化信道模塊相連接；所述和差器模塊與小型化信道模塊相連接，波控母板模塊分別與設置在有源天線陣模塊與和差器模塊之間的波控分配板相連接；所述環控系統模塊設置在電源模塊和波控板模塊之間，并與有源天線陣模塊相連接。按照本實用新型所提供的基于矢量調制技術的Ku波段小型化有源相控陣天線系統，其特征在于所述和差器模塊包括和差分配網絡、收發芯片和功分網絡。按照本實用新型所提供的基于矢量調制技術的Ku波段小型化有源相控陣天線系統，其特征在于所述收發模塊包括與陣列單元天線級聯的輸入/出通道、與和差器模塊連接的輸出/入通道和與電源模塊、波控分配板連接的電源/波控子板；所述輸入/出通道由收發微波單片集成電路芯片和矢量調制MMIC芯片組成；所述輸出/入通道由收發芯片和功分網絡組成；所述收發模塊中與陣列單元天線級聯的每個通道由收發芯片和矢量調制芯片依次串接而成，芯片的直流偏置分別經過濾波電路與電源/波控子板相連接；所述收發模塊中與和差器模塊連接的每個通道包含有一個收發芯片，收發芯片的直流偏置由電源/波控子板提供經過了濾波的電源。按照本實用新型所提供的基于矢量調制技術的Ku波段小型化有源相控陣天線系統，其特征在于所述小型化信道模塊包括和路收發通道、差路接收通道和頻率綜合器。[0008]按照本實用新型所提供的基于矢量調制技術的Ku波段小型化有源相控陣天線系統，其特征在于所述和差器模塊與小型化信道模塊之間的射頻接口分為和路與差路。按照本實用新型所提供的基于矢量調制技術的Ku波段小型化有源 相控陣天線系統，其特征在于所述環控系統模塊由水冷板和水冷管組成。按照本實用新型所提供的基于矢量調制技術的Ku波段小型化有源相控陣天線系統，其特征在于所述收發模塊中的每個通道是由直接級聯在一起的具有低噪聲特性的Ku 頻段收發匪IC、具有高功率特性的Ku頻段收發匪IC和具有矢量調制功能的Ku頻段VM 匪IC芯片組成。綜上所述，本實用型所提供的基于矢量調制技術的Ku波段小型化有源相控陣天線系統相比于現有的有源相控陣天線系統具有如下優點1、采用模塊化設計方法，通過對這些功能模塊的合理布局和級聯組合實現了有源相控陣天線整體性能的優化和提升；2、不但可以對各模塊進行獨立生產、測試，而且可以提高有源相控陣天線的生產效率，保證實現產品的批生產能力，也有利于該產品的系列化；3、具有體積小，EIRP值高，G/T值高，波束寬度窄、掃描角度大的特點，同時具有良好的可靠性和環境適應能力；4、適于批量化生產，生產成本大大減小，適用于雷達、電子對抗、無線通信等各類微波系統中。
圖1為基于矢量調制技術的Ku波段小型化有源相控陣天線系統的系統結構示意圖。其中，1、有源天線陣模塊；11、單元天線；12、收發模塊；13、電源/波控子板；2、和差器模塊；3、電源模塊；4、環控系統模塊；41、水冷管；5、波控母板模塊；51、波控分配板； 6、小型化信道模塊。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明。如圖1所示，該基于矢量調制的Ku波段小型化有源相控陣天線系統包括采用級聯安裝的方式連接在一起的有源天線陣模塊1、和差器模塊2、電源模塊3、環控系統模塊4、波控母板模塊5和小型化信道模塊6 ；所述有源天線陣模塊1由級聯在一起的陣列單元天線 11和收發模塊12組成；所述電源模塊3分別與有源天線陣模塊1、和差器模塊2、波控母板模塊5和小型化信道模塊6相連接；所述和差器模塊2與小型化信道模塊6相連接，波控母板模塊5分別與設置在有源天線陣模塊1與和差器模塊2之間的波控分配板51相連接；所述環控系統模塊4設置在電源模塊3和波控板模塊5之間，并與有源天線陣模塊1相連接。所述和差器模塊2包括和差分配網絡、收發芯片和功分網絡。所述收發模塊12包括與陣列單元天線11級聯的輸入/出通道、與和差器模塊2連接的輸出/入通道和與電源模塊3、波控分配板51連接的電源/波控子板13 ；所述輸入/出通道由收發微波單片集成電路芯片和矢量調制MMIC芯片組成；所述輸出/入通道由收發芯片和功分網絡組成；所述收發模塊12中與陣列單元天線11級聯的每個通道由收發芯片和矢量調制芯片依次串接而成，芯片的直流偏置分別經過濾波電路與電源/波控子板13相連接；所述收發模塊12中與和差器模塊2連接的每個通道包含有一個收發芯片，收發芯片的直流偏置由電源/波控子板13提供經過了濾波的電源。所述小型化信道模塊6包括和路收發通道、差路接收通道和頻率綜合器。所述和差器模塊2與小型化信道模塊6之間的射頻接口分為和路與差路。所述環控系統模塊4由水冷板和水冷管41組成。所述收發模塊12中的每個通道是由直接級聯在一起的具有低噪聲特性的Ku頻段收發MMIC、具有高功率特性的Ku頻段收發MMIC和具有矢量調制功能的Ku頻段VM MMIC芯片組成。所述收發模塊12中與天線陣級聯的每個通道由收發芯片和矢量調制芯片依次串接而成，芯片的直流偏置分別經過濾波電路與電源/波控子板相連接；所述TR模塊中與和差器模塊2連接的每個通道包含有一個收發芯片，收發芯片的直流偏置由電源/波控子板提供經過了濾波的電源；和差器模塊2包括和差分配網絡、收發芯片和功分網絡，收發芯片的直流偏置由經過了濾波的電源進行供電；和差器模塊2與小型化信道模塊6之間的射頻接口分別為和路、差路；小型化信道模塊6包括和路收發通道、差路接收通道、頻率綜合器， 頻率綜合器的參考信號由天線系統外的晶體振蕩器提供；電源模塊3分別為電源/波控子板、波控分配板、波控母板模塊和小型化信道模塊供電；波控母板模塊負責為波控分配板提供波控數據，再由波控分配板將波控數據轉送到波控子板，進而控制TR模塊中與天線單元連接的通道中的矢量調制芯片，從而實現對各單元天線饋電的相位和幅度控制。所述收發模塊12的每個通道是由3款專用芯片組成的，分別是具有低噪聲特性的 Ku頻段收發MMIC、具有高功率特性的Ku頻段收發MMIC和具有矢量調制功能的Ku頻段VM MMIC ；3個芯片已設計為內匹配，外圍不需要匹配電路，可直接級聯而成，具有小型化、高可靠性、電路形式簡單的優點，是實現整個相控陣天線系統小型化的關鍵。所述收發模塊中采用矢量調制技術對信號進行幅度和相位的控制。該相控陣天線的收發模塊12、和差器模塊2和小型化信道模塊6的微波電路均為 LTCC工藝設計制作，模塊中使用的專用芯片為裸芯片，采用微組裝工藝進行生產裝配，實現了 TR模塊的小型化、和差模塊的小型化和信道的小型化，從而得以實現相控陣天線的小型化。本實用新型以上通過由附圖所示實施例的具體實施方式
，是對本實用新型的上述內容作出的進一步詳細說明，但不應將此理解為本實用新型上述的主題的范圍僅限于所描述的實例。
權利要求1.一種基于矢量調制的Ku波段小型化有源相控陣天線系統，其特征在于包括有源天線陣模塊(1)、和差器模塊(2)、電源模塊(3)、環控系統模塊(4)、波控母板模塊(5)和小型化信道模塊(6)；所述有源天線陣模塊(1)由級聯在一起的陣列單元天線(11)和收發模塊(12)組成；所述電源模塊(3)分別與有源天線陣模塊(1)、和差器模塊(2)、波控母板模塊 (5)和小型化信道模塊(6)相連接；所述和差器模塊(2)與小型化信道模塊(6)相連接，波控母板模塊(5)分別與設置在有源天線陣模塊(1)與和差器模塊(2)之間的波控分配板(51) 相連接；所述環控系統模塊(4)設置在電源模塊(3)和波控板模塊(5)之間，并與有源天線陣模塊(1)相連接。
2.根據權利要求1所述的基于矢量調制的Ku波段小型化有源相控陣天線系統，其特征在于所述和差器模塊(2)包括和差分配網絡、收發芯片和功分網絡。
3.根據權利要求1或2所述的基于矢量調制的Ku波段小型化有源相控陣天線系統， 其特征在于所述收發模塊(12)包括與陣列單元天線(11)級聯的輸入/出通道、與和差器模塊(2)連接的輸出/入通道和與電源模塊(3)、波控分配板(51)連接的電源/波控子板(13)；所述輸入/出通道由收發微波單片集成電路芯片和矢量調制MMIC芯片組成；所述輸出/入通道由收發芯片和功分網絡組成；所述收發模塊(12)中與陣列單元天線(11)級聯的每個通道由收發芯片和矢量調制芯片依次串接而成，芯片的直流偏置分別經過濾波電路與電源/波控子板(13)相連接；所述收發模塊(12)中與和差器模塊(2)連接的每個通道包含有一個收發芯片，收發芯片的直流偏置由電源/波控子板(13)提供經過了濾波的電源。
4.根據權利要求3所述的基于矢量調制的Ku波段小型化有源相控陣天線系統，其特征在于所述小型化信道模塊(6)包括和路收發通道、差路接收通道和頻率綜合器。
5.根據權利要求4所述的基于矢量調制的Ku波段小型化有源相控陣天線系統，其特征在于所述和差器模塊(2)與小型化信道模塊(6)之間的射頻接口分為和路與差路。
6.根據權利要求1所述的基于矢量調制的Ku波段小型化有源相控陣天線系統，其特征在于所述環控系統模塊(4)由水冷板和水冷管(41)組成。
7.根據權利要求3所述的基于矢量調制的Ku波段小型化有源相控陣天線系統，其特征在于所述收發模塊(12)中的每個通道是由直接級聯在一起的具有低噪聲特性的Ku頻段收發匪IC、具有高功率特性的Ku頻段收發匪IC和具有矢量調制功能的Ku頻段VM匪IC 芯片組成。
專利摘要本實用新型公開了一種基于矢量調制的Ku波段小型化有源相控陣天線系統，其特征在于包括有源天線陣模塊、和差器模塊、電源模塊、環控系統模塊、波控母板模塊和小型化信道模塊；所述有源天線陣模塊由級聯在一起的陣列單元天線和收發模塊組成；所述電源模塊分別與有源天線陣模塊、和差器模塊、波控母板模塊和小型化信道模塊相連接；所述和差器模塊與小型化信道模塊相連接，波控母板模塊分別與設置在有源天線陣模塊與和差器模塊之間的波控分配板相連接；所述環控系統模塊設置在電源模塊和波控板模塊之間，并與有源天線陣模塊相連接。該系統具有口徑小、增益高、等效全向輻射功率高、增益噪聲溫度比值高、工作溫度范圍廣、功耗小等優點。
文檔編號H01Q21/00GK202121073SQ20112020945
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月21日 優先權日2011年6月21日
發明者李 燦, 楊萬群, 章圣長, 管玉靜 申請人:成都嘉納海威科技有限責任公司