本實(shí)用新型屬于雷達(dá)電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大陣面相控陣?yán)走_(dá)天線。

背景技術(shù)：

相控陣?yán)走_(dá)陣面上的發(fā)射/接收組件也即T/R組件是雷達(dá)核心部件之一。隨著相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)T/R組件的要求也越來越高，而大型雷達(dá)所需要的T/R組件的數(shù)目也越來越多。為降低T/R組件數(shù)目過多而帶來的成本過高問題，目前大都采用低溫共燒陶瓷(LTCC)多層互連封裝技術(shù)、射頻品片規(guī)模集成(RF--WSI)技術(shù)或GaAs MMIC倒裝片設(shè)計(jì)和集成技術(shù)等方式來解決；由于上述技術(shù)均是從T/R組件自身尋求改進(jìn)，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)和技術(shù)革新成本隨著技術(shù)的逐步發(fā)展而越來越高。是否可以研發(fā)出一種新型的相控陣?yán)走_(dá)天線分系統(tǒng)，能夠在保證雷達(dá)天線的工作精度及可靠性的前提下，能夠避開目前的設(shè)計(jì)瓶頸，并仍能達(dá)到有效減少T/R組件的使用數(shù)量和控制成本的目的，為本領(lǐng)域技術(shù)人員近年來所亟待解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)合理而可靠的大陣面相控陣?yán)走_(dá)天線，其巧妙的避開T/R組件自身，轉(zhuǎn)而從雷達(dá)陣面布局上入手，從而能夠在保證雷達(dá)天線的工作精度及可靠性的前提下，能有效的減少T/R組件的使用數(shù)量，進(jìn)而達(dá)到有效控制成本的目的。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案：

一種大陣面相控陣?yán)走_(dá)天線，包括陣面天線以及用于支撐陣面天線的支撐架，其特征在于：所述陣面天線由兩行以上且彼此平行布置的天線行陣子以及兩行以上且彼此平行布置的天線列陣子構(gòu)成，天線列陣子數(shù)目等于天線行陣子數(shù)目，且相鄰兩組天線行陣子之間間距等于相鄰兩組天線列陣子之間間距；天線行陣子和天線列陣子均為偶極子微帶天線且各偶極子微帶天線的偶極子朝向同向設(shè)置；所述各天線行陣子和天線列陣子的彼此交叉形成陣面天線的十字網(wǎng)柵狀構(gòu)造，且各天線行陣子和天線列陣子彼此十字交叉后的偶極子頂端面處于同一平面上；每組天線列陣子上的相鄰兩個(gè)偶極子的對(duì)稱面位于一組天線行陣子所處平面處，而每組行陣子上的每個(gè)偶極子的對(duì)稱面位于一組天線列陣子所處平面上。

相鄰兩組天線行陣子之間間距以及相鄰兩組天線列陣子之間間距均為160mm～180mm。

所述陣面天線還包括用于固定天線行陣子和天線列陣子的小骨架，小骨架外形呈正方形口字狀的框架構(gòu)造；小骨架內(nèi)平行并列的設(shè)置有行板，行板上的鉛垂布置的板側(cè)構(gòu)成供天線行陣子貼附固定的型材安裝面；行板正下方處設(shè)置板長(zhǎng)垂直行板長(zhǎng)度方向的列板，列板上的鉛垂布置的板側(cè)構(gòu)成供天線列陣子貼附固定的型材安裝面。

所述框架構(gòu)造的小骨架的四個(gè)內(nèi)側(cè)面處均凸設(shè)有用于供行板或列板板端卡接的卡槽；所述供行板由上而下卡接的卡槽為槽口朝上的U型槽，而供列板由下而上卡接的卡槽為底部槽邊水平設(shè)置的L型槽。

小骨架正上方由下而上的依次布置反射板和天線罩，反射板的上板面處布置反射棱；反射板的板面處貫穿設(shè)置有供天線行陣子和天線列陣子上的各偶極子穿過的貫穿孔；天線罩為具備1/4球面的四方狀弧形罩體，天線罩的四個(gè)底邊分別固定于小骨架的相應(yīng)邊的頂端處。

所述支撐架外形呈正方形框架狀結(jié)構(gòu)，沿支撐架的四個(gè)角端鉛垂向下延伸有用于托撐支撐架的支撐腿；支撐架上表面處對(duì)稱設(shè)置兩片副骨架，所述副骨架外形呈長(zhǎng)方板狀，副骨架下板面的四個(gè)角端分別以固定螺栓固定于支撐架上表面處，兩組天線陣面對(duì)稱安裝于一片副骨架的上板面處。

位于固定螺栓兩端處的兩端螺紋段的螺紋旋向彼此反向；各支撐腿的底端處布置法蘭盤，法蘭盤正下方設(shè)置水平板，由水平板處鉛垂向上延伸有調(diào)節(jié)螺桿且該調(diào)節(jié)螺桿穿設(shè)于法蘭盤的相應(yīng)安裝孔處，法蘭盤的安裝孔的一孔端布置調(diào)節(jié)螺母而另一孔端設(shè)置防松螺母。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

1)、有別于傳統(tǒng)所必然采用的水平面貼附式的陣面天線結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型以獨(dú)特的正交極化構(gòu)造的行列式天線單元組合形式，在采用有源相控陣的體制實(shí)現(xiàn)了波束一維掃描效果的同時(shí)，更是起到了減少TR組件的使用數(shù)量和有效控制成本的目的。具體而言，本實(shí)用新型采用印制半波天線陣子也即天線行陣子和天線列陣子形成行列饋電有源相控陣天線，提升了雷達(dá)的工作可靠性，避免了柵瓣的出現(xiàn)，同時(shí)副瓣較低，波束掃描角控制更為靈活；此外，上述結(jié)構(gòu)使得天饋電纜數(shù)量更少，降低了收發(fā)損耗，配合目前使用的T/R組件，收發(fā)損耗可控制在4.0dB以內(nèi)，在不增加天線面積的情況下，顯著的提高了系統(tǒng)性能。換言之，原本需要更多T/R組件和更大天線面積才能達(dá)到的使用性能，通過采用本實(shí)用新型，可在有限的天線面積的情況下同樣能夠?qū)崿F(xiàn)。此外的，由于T/R組件數(shù)目的減少，也就減少了大量電纜的連接工作，顯然更利于安裝架設(shè)。

2)、線源間距也即各天線陣子之間間距，其應(yīng)當(dāng)在保證天線波瓣寬度和增益的條件下，數(shù)值應(yīng)盡量大。盡量大的線源間距，一方面可以降低單元間互耦的影響；另一方面可以減少線源的數(shù)量，降低成本，減輕重量。但增大行線陣中的單元間距要遵守在實(shí)空間中不出現(xiàn)柵瓣邊緣的準(zhǔn)則，本實(shí)用新型經(jīng)過大量數(shù)據(jù)實(shí)踐，優(yōu)選線源間距為160mm～180mm，從而達(dá)到線源間距的最優(yōu)化。

3)、小骨架的設(shè)置，為行板和列板的安置提供了裝載基體。而行板和列板，則為天線行陣子和天線列陣子的布局提供了安裝和固定基體。通過行板和列板的上下分層排布，從而保證了天線行陣子和天線列陣子的安裝工作量和維修便捷度；使用時(shí)，依照天線行陣子由上而下而天線列陣子由下而上的安裝方式，自然使得整個(gè)雷達(dá)陣面形成所需的十字柵格布局，其操作極為便捷可靠，安裝精度也能得到保證。尤其是小骨架的內(nèi)壁處精加工有針對(duì)行板和列板而構(gòu)造不同的卡槽，從而使得整體結(jié)構(gòu)更為模塊化，操作便捷性也能得到進(jìn)一步提升。

4)、考慮到大陣面天線的可制造性，本實(shí)用新型采用了分塊設(shè)計(jì)及組裝的設(shè)計(jì)思想，解決了加工、運(yùn)輸和架設(shè)問題。具體而言，陣面天線自身為可預(yù)先一體化安裝，并能分別的獨(dú)立運(yùn)輸，使得架設(shè)現(xiàn)場(chǎng)不需要對(duì)行/列饋電單元也即各天線行陣子和天線列陣子進(jìn)行繁復(fù)安裝，不僅保證了現(xiàn)場(chǎng)安裝的精度問題，同時(shí)架設(shè)效率可得到極大提升。此外的，陣面天線為四組且兩兩對(duì)稱安裝在副骨架上，再將兩片副骨架由上而下的安裝在支撐架上，從而形成模塊化的安裝構(gòu)造，這無論是從設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)輸還是架設(shè)均可保證效率和成本的最優(yōu)化，后期維護(hù)顯然也更為便捷，只需哪塊陣面天線損壞再更換相應(yīng)損壞的陣面天線即可。而天線罩采用1/4截球結(jié)構(gòu)，四組陣面天線上的各天線罩彼此拼裝后形成球形弧狀罩體，結(jié)構(gòu)更為美觀大方。

5)、為了確保整個(gè)天線陣面組裝后的平面度要求，本實(shí)用新型還設(shè)計(jì)了雙重調(diào)平結(jié)構(gòu)。通過調(diào)節(jié)螺桿配合調(diào)節(jié)螺母，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)支撐架的水平度粗調(diào)功能；再利用固定螺栓的螺紋段反向結(jié)構(gòu)，以轉(zhuǎn)動(dòng)位于副骨架四角端處的各固定螺栓的方式，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)副骨架的水平度精調(diào)效果。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1結(jié)構(gòu)的爆炸示意圖；

圖3為圖1結(jié)構(gòu)去除天線罩后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為反射板相對(duì)天線行陣子和天線列陣子的裝配關(guān)系立體示意圖；

圖5為陣面天線的立體裝配結(jié)構(gòu)爆炸圖；

圖6為小骨架及行板和列板的立體裝配結(jié)構(gòu)爆炸圖；

圖7為小骨架及行板和列板的裝配狀態(tài)俯視圖；

圖8及圖9為卡槽相對(duì)行板及列板的裝配狀態(tài)圖；

圖10為天線列陣子的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為支撐架的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為圖11的I部分局部放大圖；

圖13為固定螺栓的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中各標(biāo)號(hào)與本實(shí)用新型的各部件名稱對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：

10-陣面天線 11-天線行陣子 12-天線列陣子

13-小骨架 13a-前板 13b-后板 13c-左板 13d-右板

13e-加強(qiáng)板 14-行板 15-列板 16-卡槽

17-反射板 17a-反射棱 17b-貫穿孔 18-天線罩

20-支撐架 21-支撐腿 21a-法蘭盤 21b-水平板

21c-調(diào)節(jié)螺桿 21d-調(diào)節(jié)螺母 21e-防松螺母

22-固定螺栓 23-橫梁

30-副骨架

具體實(shí)施方式

為便于理解，此處結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施結(jié)構(gòu)及工作流程作以下描述：

本實(shí)用新型的具體實(shí)施結(jié)構(gòu)，如圖1-13所示，包括由上而下依次設(shè)置的四組陣面天線10、兩片副骨架30和一組支撐架20。四塊陣面天線10兩兩的按照一定的順序分別固定到兩片副骨架30的上板面處，然后兩片副骨架30再安裝到支撐架20的上表面。支撐架20處設(shè)置由固定螺栓22配外加調(diào)節(jié)螺桿21c而形成的兩級(jí)調(diào)平結(jié)構(gòu)，從而保證組裝后的天線陣面平面度要求。如圖1-3所示，本實(shí)用新型的四組陣面天線10組裝完成后形成長(zhǎng)×寬為3.6m×3.6m的大陣面天線10，而天線行陣子11和天線列陣子12則如圖4-7所示的平行排列成20行和20列且上下分層的十字柵格狀陣子矩陣。在本實(shí)施例的陣子矩陣中，天線行陣子11之間和天線列陣子12之間的間距均為180mm，且構(gòu)成天線行陣子11之間和天線列陣子12的偶極子微帶天線的偶極子頂端面均處于同一平面上。

更具體而言，陣面天線10包括了天線罩18、天線行陣子11、天線列陣子12、反射板17以及小骨架13。其中，小骨架13由前板13a、后板13b、左板13c、右板13d四塊板體拼成正方形的四方框架狀結(jié)構(gòu)，各板體由加強(qiáng)板13e以及若干緊固件鉚接成型。行板14和列板15首先由硬鋁拉制形成型材后，再兩板端處鉚接彎角件，從而方便通過彎角件分別卡接固定到前板13a、后板13b、左板13c、右板13d處預(yù)設(shè)的U型槽和L型槽處，參見圖8-9所示。這樣，通過行板14、列板15以及加強(qiáng)板的整體固定，小骨架13的強(qiáng)度和剛度均能滿足實(shí)際使用需求。上述中，如圖10所示，天線行陣子11和天線列陣子12均為帶有N型連接器的偶極子微帶板。如圖5-7所示，安裝時(shí)，秉持天線行陣子11由上往下安裝而天線列陣子12由下往上安裝的方式，天線行陣子11固定于行板14板側(cè)處的型材安裝面處，而天線列陣子12則相應(yīng)的固定于列板15板側(cè)處的型材安裝面處，從而實(shí)現(xiàn)天線行陣子11和天線列陣子12的板貼板式固定目的。圖3為去除天線罩18的本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖，為保證視圖的線條清晰度，此處略去了反射板17處的反射棱17a。從圖3-4可看出，反射板17自上而下安裝，依靠位于反射板17上的貫穿孔17b而實(shí)現(xiàn)天線列陣子12和天線行陣子11上各偶極子的穿出和固定目的。天線罩18為1/4截球狀結(jié)構(gòu)，通過內(nèi)六角螺釘固定到圖6所示的前板13a、后板13b、左板13c、右板13d處預(yù)先銑削的凹槽上，四組天線罩18組裝后整體形成圖1所示的底部四方而頂部球面的球面罩狀狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)美觀大方。

在整個(gè)小骨架13外加行板14和列板15一體固定后，然后再上龍門銑床加工加強(qiáng)板的下板面處安裝面，從而使之能穩(wěn)妥的固定于副骨架30上板面處預(yù)設(shè)的固定面上。具體安裝時(shí)，四組陣面天線10需要兩兩按照一定的順序分別固定到兩片副骨架30上板面處；其中，副骨架30為槽鋼焊接成型的矩形鋼架，并帶有吊環(huán)螺栓，從而方便天線運(yùn)輸和架設(shè)。副骨架30的上板面，即與小骨架13的配合面應(yīng)當(dāng)精加工，從而保證平面度要求。

最后，兩片副骨架30需要固定到支撐架20上。為保證組裝后的矩陣陣子天線的平面度要求，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了如圖3及圖11-13所示的帶有兩級(jí)調(diào)平結(jié)構(gòu)的支撐架20。其中支撐架20由四個(gè)支撐腿21、四個(gè)橫梁23、八個(gè)固定螺栓22以及十六個(gè)調(diào)節(jié)螺母21d、十六個(gè)防松螺母21e、十六個(gè)調(diào)節(jié)螺桿21c和若干緊固件組成。支撐腿21和橫梁23之間螺接固定，支撐架20初始可通過調(diào)節(jié)支撐腿21的調(diào)節(jié)螺桿21c配合調(diào)節(jié)螺母21d來實(shí)現(xiàn)支撐架20的水平度粗調(diào)；然后通過調(diào)節(jié)固定螺栓22來實(shí)現(xiàn)整個(gè)陣面天線10的水平度精調(diào)目的。對(duì)于固定螺栓22而言，如圖12所示，由于固定螺栓22為雙頭螺栓且兩端帶有螺紋旋向相反的螺紋，一端固定到支撐架20而里的一端螺紋固接于副骨架30上，經(jīng)過水平儀檢測(cè)副骨架30的水平度，并相應(yīng)的通過固定螺栓22的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作，即可實(shí)現(xiàn)副骨架30相對(duì)支撐架20的上下浮動(dòng)動(dòng)作和確保副骨架30乃至整個(gè)陣面天線10的水平度調(diào)節(jié)目的。固定螺栓22上可適當(dāng)?shù)牟贾镁o固調(diào)節(jié)螺母，從而在固定螺栓22調(diào)節(jié)完畢后，通過緊固調(diào)節(jié)螺母的擰緊動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)整個(gè)陣面天線10的現(xiàn)有水平度的穩(wěn)定保持目的，此處就不再贅述。