一种整体式大扫描角波束合成移相器制造技术

本发明专利技术公开一种整体式大扫描角波束合成移相器,该整体式大扫描角波束合成移相器包括功分网络、移相器本体和移相器本体的传动机构；信号经功分网络对波束合成器的天线阵元进行馈电；功分网络和移相器本体采用一体化设计；功分网络包括数个独立的功分单元，移相器本体包括数个移相单元；数个功分单元平行设置在移相器本体内，第一功分单元位于中间位置，两边功分单元每两个相邻功分单元之间经移相单元后串联，再通过第一功分单元并联，且功分网络的末端为微带线连接；所述每个功分单元根据天线阵元的幅度设计功分比，传动机构对每个移相单元的电长度进行调节。本发明专利技术制造的波束合成器具有宽频带，低插损，结构简便，成本低，相控精度高，结构紧凑，伺服结构简单，安装使用方便等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种整体式大扫描角波束合成移相器
本专利技术涉及波束合成
，尤其涉及一种整体式大扫描角波束合成移相器。
技术介绍
相控扫描天线是从阵列天线发展起来的，通过改变阵列天线中每一个子阵的馈电幅度和相位来改变整个阵面的波束指向，宽带相控阵列天线在军事和民用领域都得到了广泛的重视和迅速发展。相控扫描阵列天线的扫描方法分为机械式扫描和电扫描两种，电扫描方式因其电路复杂，造价高昂，而且相位的控制精度有限，使其应用形式受限。机械式相控扫描阵列天线是利用整个天线系统或其某一部分的机械运动来实现波束扫描，利用整个天线系统的机械运动来实现波束扫描，受到了天线阵列大小，安装方式，使用环境等的限制，对于大型阵列天线及安装、使用环境有特别要求的场景来说，其整个天线系统机械运动需要较大的转动空间和伺服功率，实现起来难度较大，且不能满足要求。现有的相控扫描天线已经得到了广泛的应用，但随着技术进步与生产生活的需要，对相控的精度要求，天线带宽，天线阵列的安装方式，造价等要求越来越高，同时满足这几个方面的要求很困难。申请号为“CN200910041973.9”的中国专利技术专利公开了一种一体化移相器，包括：金属腔体，金属腔体内固定安装有左右两根耦合管，该左右耦合管内分别嵌套有顶端相连的耦合杆，该耦合杆上连接有可推拉其在耦合管内前后运动的柄，金属腔体内部还设有功分网络，该功分网络由带状线构成，该左右耦合管分别通过该功分网络连接到馈电点。其将功分网络和移相器制作成了一体，使该移相器集成了功分网络的功能。但是该结构还明显存在以下缺点：1.结构不够紧凑，特别不适合天线阵元的馈电；2.传动机构和移相单元不够精准，不能保证移相器的移相精准；3.集成度不够高，无法缩小尺寸，减小设备体积；4.可靠性低，无法满足不同功率的分配。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的是提供一种具有具有宽频带，低插损，结构简便，成本低，相控精度高，结构紧凑，伺服结构简单等特点的机械整体式大扫描角波束合成移相器。以解决一般相控波束扫描阵列天线的复杂电路、相控精度有限、天线阵形式不能任意设计、造价高昂等不足的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种整体式大扫描角波束合成移相器,该波束合成移相器包括功分网络、移相器本体、移相器本体的传动机构；信号经移相器本体后，再经功分网络对波束合成移相器的天线阵元进行馈电；所述功分网络和移相器本体采用一体化设计；所述功分网络包括数个独立的功分单元，所述移相器本体包括数个移相单元；所述数个功分单元并排平行设置在移相器本体内，其中，第一功分单元位于中间位置，两边的数个功分单元每两个相邻功分单元之间经一个所述移相单元后串联，再通过第一功分单元将两边的数个功分单元并联一起，且所述功分网络的末端为微带线连接；所述每个功分单元根据天线阵元的幅度设计功分比，传动机构对每个移相单元的电长度进行调节。优选的技术方案，所述移相器本体整体呈盒状，其包括盒体和盖板；所述盒体内设有数个能够独立容纳每个移相单元的金属腔体；且该盒体内还对应金属腔体设有用于安装功分网络的平台。进一步优选的技术方案，所述移相单元包括绝缘固定块A、绝缘固定块B、金属套管、内导体和拉杆；所述金属腔体内壁设有卡槽A、卡槽B和U型导槽；绝缘固定块A和绝缘固定块B分别安装在卡槽A和卡槽B内；所述绝缘固定块A和绝缘固定块B上均开有圆形阶梯通孔，金属套管通过所述圆形阶梯通孔安装在绝缘固定块A和绝缘固定块B上，金属套管一端伸出绝缘固定块A，与相应功分单元焊接连接；所述内导体一端可移动的套装在金属套管内，内导体另一端与拉杆一端连接，且内导体和金属套管同心；所述拉杆安装在U型导槽内，拉杆另一端与传动机构连接，且拉杆在传动机构的带动下可沿U型导槽移动。金属套管与内导体通过绝缘固定块A和绝缘固定块B将其安装在金属腔体内，保证了其在腔体内的相对位置的准确。更进一步优选的技术方案，所述移相单元还包括塑料顶珠，所述拉杆上开有圆孔；塑料顶珠安装在该拉杆的圆孔内，且塑料顶珠与盖板底面相抵，使拉杆与U型导槽的表面贴合。再更进一步优选的技术方案，所述拉杆和内导体上分别设有相互配合的卡槽，拉杆和内导体通过所述卡槽连接和定位。所述内导体表面和金属套管内表面中至少有一个表面覆盖有绝缘材料。所述功分网络的每个功分单元和天线阵元的每个天线子阵之间通过同轴连接器连接。所述传动机构包括驱动电机、拉杆固定件、推拉杆、连杆和旋转固定块；所述拉杆固定件和除与第一功分单元相连外的移相单元的拉杆上分别设有相互配合的卡槽，除与第一功分单元相连外的移相单元的拉杆通过该卡槽垂直固定在拉杆固定件上，且每个拉杆相互平行；连杆一端铰接在拉杆固定件上，连杆另一端和与第一功分单元相连的移相单元的拉杆一起铰接在旋转固定块上；所述推拉杆一端固定在拉杆固定件上，另一端由驱动电机驱动。所述连杆上设有一环形槽，连杆通过两个卡设在该环形槽内的两个轴位螺钉分别与所述拉杆固定件和所述与第一功分单元相连的移相单元的拉杆转动连接；所述连杆和所述拉杆固定件之间的连接位置在该环形槽内可调，所述连杆和所述与第一功分单元相连的移相单元的拉杆之间的连接位置在该环形槽内也可调；所述连杆和所述拉杆固定件和所述与第一功分单元相连的移相单元的拉杆之间的连接距离满足以下关系：当驱动电机转动，驱动推拉杆推动拉杆固定件运动时，拉杆固定件带动连杆转动，连杆再带动与第一功分单元相连的移相单元的拉杆运动距离等于拉杆固定件直接带动其它拉杆运动距离的一半。所述带功分网络的一体式移相器采用双层结构，其中驱动电机为步进电机，旋转固定块两侧各分层设有两对步进电机、两对拉杆固定件和两对连杆；其中一对步进电机、一对拉杆固定件和一对连杆对上层一体式移相器本体进行调节，另一对步进电机、另一对拉杆固定件和另一对连杆对下层一体式移相器本体进行调节。本专利技术的有益效果是：采用以上技术方案，信号经功分网络对天线阵元进行幅度与相位加权馈电，每两个相邻的功分单元通过移相单元串联在一起，使用传动机构对每个移相单元的电长度进行调节，使每个天线阵元间产生不同的相位差，从而调节天线波束倾角。移相器本体采用一体化设计，分别设置了功分网络安装平台，数个移相单元腔室，同轴连接器安装位置，可在同轴连接器得到相邻两个端口等相位差的电信号，保证了整体的可靠性与一致性。同时，可根据不同数量的子阵设计功分网络的数量，对不同数量的相控阵列天线进行馈电。移相单元采用空气隙同轴波导设计，通过调整腔体内壁与金属套管和内导体的距离，达到阻抗匹配，其具有宽频带，移相量大，低插损，移相过程中幅度变化小等优点。绝缘固定块A与绝缘固定块B对应安装在金属腔体内壁的卡槽A和卡槽B上，使整体物理结构固定。金属套管和内导体采用间隙配合，使之在相对移动过程中阻力小，减少驱动伺服系统的压力。金属套管内壁和内导体外壁至少有一个表面覆有绝缘材料，使内导体外壁与金属套管内壁绝缘，使两者之间的电信号相互耦合。塑料顶珠与盖板底面压合，使拉杆与金属腔体的U型导槽表面贴合，进一步保证拉杆调节时的精度。拉杆固定件用于固定拉杆，保证其等距离移动，从而保证两边的每个移相单元移相量一致。数个移相单元可以对应一个或者多个天线辐射单元，在两边的移相单元间均预设有功分单元，使得阵列辐射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种整体式大扫描角波束合成移相器,该波束合成移相器包括功分网络、移相器本体、移相器本体的传动机构；信号经移相器本体后，再经功分网络对波束合成器的天线阵元进行馈电；其特征在于：所述功分网络和移相器本体采用一体化设计；所述功分网络包括数个独立的功分单元，所述移相器本体包括数个移相单元；所述数个功分单元并排平行设置在移相器本体内，其中，第一功分单元位于中间位置，两边的数个功分单元每两个相邻功分单元之间经一个所述移相单元后串联，再通过第一功分单元将两边的数个功分单元并联一起，且所述功分网络的末端为微带线连接；所述每个功分单元根据天线阵元的幅度设计功分比，传动机构对每个移相单元的电长度进行调节。

【技术特征摘要】
1.一种整体式大扫描角波束合成移相器,该波束合成移相器包括功分网络、移相器本体、移相器本体的传动机构；信号经移相器本体后，再经功分网络对波束合成移相器的天线阵元进行馈电；所述功分网络和移相器本体采用一体化设计；所述功分网络包括数个独立的功分单元，所述移相器本体包括数个移相单元；所述数个功分单元并排平行设置在移相器本体内，其中，第一功分单元位于中间位置，两边的数个功分单元每两个相邻功分单元之间经一个所述移相单元后串联，再通过第一功分单元将两边的数个功分单元并联一起，且所述功分网络的末端为微带线连接；所述每个功分单元根据天线阵元的幅度设计功分比，传动机构对每个移相单元的电长度进行调节；所述移相器本体整体呈盒状，包括盒体和盖板；所述盒体内设有数个能够独立容纳每个移相单元的金属腔体；且该盒体内还对应金属腔体设有用于安装功分网络的平台；其特征在于：所述移相单元包括绝缘固定块A、绝缘固定块B、金属套管、内导体和拉杆；所述金属腔体内壁设有卡槽A、卡槽B和U型导槽；绝缘固定块A和绝缘固定块B分别安装在卡槽A和卡槽B内；所述绝缘固定块A和绝缘固定块B上均开有圆形阶梯通孔，金属套管通过所述圆形阶梯通孔安装在绝缘固定块A和绝缘固定块B上，金属套管一端伸出绝缘固定块A，与相应功分单元焊接连接；所述内导体一端可移动的套装在金属套管内，内导体另一端与拉杆一端连接，且内导体和金属套管同心；所述拉杆安装在U型导槽内，拉杆另一端与传动机构连接，且拉杆在传动机构的带动下可沿U型导槽移动。2.根据权利要求1所述的一种整体式大扫描角波束合成移相器，其特征在于：所述移相单元还包括塑料顶珠，所述拉杆上开有圆孔；塑料顶珠安装在该拉杆的圆孔内，且塑料顶珠与盖板底面相抵，使拉杆与U型导槽的表面贴合。3.根据权利要求1所述的一种整体式大扫描角波束合成移相器，其特征在于：所述拉杆和内导体上分别设有相互配合的卡槽，拉杆和内导体通过所述卡槽连接和定位。4.根据权利要求1所述的一种整体式...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹洪，王卫平，魏建让，朱国斌，任勇，李博，
申请(专利权)人：西安欣创电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61