[发明专利]一种金属阵列天线集成内监测模块

说明书

本发明公开了一种金属阵列天线集成内监测模块，包括金属材质阵列天线、缺口耦合射频连接器、耦合印制板、金属盖板、金属地板，其中金属材质阵列天线由若干个天线单元组成阵列，金属地板与金属材质阵列天线一体化加工，在金属地板上依次安装若干个缺口耦合射频连接器、耦合印制板，金属盖板将缺口耦合射频连接器、耦合印制板和金属地板紧固在一起，构成金属阵列天线‑内监测模块。本发明简化了常规“金属阵列天线‑内监测模块”架构，减少了射频链路传输损耗，同时有利于系统剖面高度的降低，在金属相控阵天线领域有着明显的应用优势。

技术领域

本发明涉及微波天线技术，具体涉及一种金属阵列天线集成内监测模块。

背景技术

相控阵系统已广泛应用在雷达、电子对抗等领域。随着相控阵有源通道功率的提升，传统印制板形式天线因印制线的线宽、敷铜厚度以及基板材料的抗击穿等因素的制约，其耐功率能力受到极大的挑战。全金属形式天线因其金属结构，较印制板形式的天线耐功率得到极大提升。随着机加工水平的提升，全金属天线已逐渐进入工程应用。

内监测网络作为相控阵系统有源通道故障识别与校准的主要手段，在相控阵系统中具有重要的作用。传统相控阵系统的天线以印制板形式居多，内监测网络通常通过多层印制板走线形式实现与天线或天线馈电传输线的一体化集成，相关研究较多。2017年，邵新龙在《无线电工程》上发表了一篇名为“一种低剖面带状线结构的一体化阵列天线设计”的文章，其以微波基板印制的八木天线为单元，将印制八木天线与印制微波功分器集成在一起，并在功分器输入端引入一个印制定向耦合器，从而实现对线阵的工作状态监测。2021年，吴慧峰在国际微波毫米波会议上发表了一篇名为“DesignofAWideband VivaldiLineArrayIntegretedwithInternalMonitoringNetwork”的文章，报道了一种以印制Vivaldi天线为单元，将印制Vivaldi天线与印制耦合器网络连接在一起，从而使得天线阵面和内监测网络实现一体化设计，形成相控阵印制天线/内监测网络集成化系统架构。

由于金属天线不具备印制板灵活的多层布线的优势，在采用金属天线的相控阵系统中，内监测网络的设计通常以模块的形式单独设计，通过射频连接器互联接入相控阵系统中。该方法会导致相控阵阵面剖面高度增加，体积及重量增大，而且会引入额外的损耗，降低系统的性能，增大成本。例如林维涛于2020年在《微波学报》上发表了一篇名为“一种宽带低损耗内监测网络的设计”的文章，基于定向耦合器原理，设计了一个与相控阵天线分离的内监测串馈网络模块，模块一端对应天线单元的SMP连接器，借助射频KK连接器将天线与内监测模块连接起来，另一侧对应TR组件SBMA连接器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属阵列天线集成内监测模块，以解决金属材质相控阵天线阵面中金属天线与内监测模块常为分离设计，既增加了系统链路损耗又不利于相控阵阵面轻薄化的问题，以及天线与内监测模块一体化设计方案均局限于相控阵印制天线形式，不适用于相控阵金属天线的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种金属阵列天线集成内监测模块，包括金属材质阵列天线、缺口耦合射频连接器、耦合印制板、金属盖板、金属地板，其中：

金属材质阵列天线由若干个天线单元组成阵列，金属地板与金属材质阵列天线一体化加工，在金属地板上依次安装若干个缺口耦合射频连接器、耦合印制板，金属盖板将缺口耦合射频连接器、耦合印制板和金属地板紧固在一起，构成金属阵列天线-内监测模块。

进一步的，所述缺口耦合射频连接器为矩形缺口耦合射频连接器，包括矩形金属材质连接器外壳、矩形特氟龙材质连接器绝缘子和圆形金属材质连接器内芯，并在矩形金属材质连接器外壳侧壁上有一个圆形通孔，以提供一个能量耦合提取通道。

进一步的，所述金属地板上留有若干缺口耦合射频连接器安装槽和1个耦合印制板安装槽，缺口耦合射频连接器和耦合印制板安装于对应安装槽中，构成一个完成的内监测模块。

进一步的，所述天线天线单元采用金属Vivaldi天线单元。