本发明提出的一种双波束集成馈电网络，旨在提供一种幅度相位误差易于控制，调试工作量小，可靠性高，成本低的馈电网络。本发明通过下述方案予以实现：12路输入信号E1、E2…E12分别经12个2等功分器等分为两路信号，其中一路经等相位12不等功分器电路板(1)合成EΣ1，另一路经不等相位12不等功分器电路板(2)相位延迟后再进行合成，将各路延迟相位依次合成为EΣ2，两个不同相位特性的12不等功分器电路板(1、2)与12个2等功分器(3)、两个输出转接器(4)之间的物理垂直互连结构连接采用同轴电缆和微带转接方式实现，上述两个不同相位特性的12不等功分器电路板(1、2)、12个2等功分器(3)和两个输出转接器(4)全部集成在一个馈电网络盒座(6)内。
1.一种双波束集成馈电网络，包括：两个具有不同相位特性的12不等功分器电路板(1、2)、12个2等功分器(3)、两个输出转接器(4)、两个12不等功分器盖板(5)和馈电网络盒座(6)，其特征在于：12路输入信号E1、E2….E11、E12分别经12个2等功分器等分为两路信号，其中一路经等相位12不等功分器电路板(1)合成EΣ1，另一路经不等相位12不等功分器电路板(2)相位延迟后再进行合成，将各路延迟相位依次为0、φ、2φ….10φ、11φ信号合成为EΣ2，两个不同相位特性的12不等功分器电路板与12个2等功分器、两个输出转接器之间的物理垂直互连结构连接采用同轴电缆和微带转接，上述两个不同相位特性的
12不等功分器电路板(1、2)、12个2等功分器(3)和两个输出转接器(4)全部集成在一个jφ
馈电网络盒座(6)内，其中：φ为相位梯度，E为信号幅度，e 为相位。
2.根据权利要求1所述的一种双波束集成馈电网络，其特征在于：2等功分器平面和不同相位特性的12不等功分器平面垂直放置，采用物理垂直互连结构实现两者之间的信号传输，全部器件集成在一个馈电网络盒座(6)内。
3.根据权利要求1所述的一种双波束集成馈电网络，其特征在于：两个具有不同相位特性的12不等功分器电路板背靠背平行嵌入馈电网络盒座(6)中舱(10)的矩形型腔中，且上述两电路板之间的距离正好为2等功分器(3)输出端口间距。
4.根据权利要求1所述的一种双波束集成馈电网络，其特征在于：两个输出转接器(4)和12个2等功分器(3)，通过馈电网络盒座(6)两边间隔排列固联的工字块(7)和U形块(12)形成的缺口槽，分别横向固定在前舱(8)和后舱(11)内，输出转接器(4)和2等功分器(3)的同轴电缆内导体焊接在12不等功分器电路板(2)上开槽处的金属导体位置。
5.根据权利要求1所述的一种双波束集成馈电网络，其特征在于：馈电网络盒座(6)设计为固定4个2等功分器和1个输出转接器(4)的前舱(8)、平行嵌放两个不同相位特性的12不等功分器电路板的矩形体中舱(10)、固定8个2等功分器和1个输出转接器(4)的后舱(11)，共三个舱。
6.根据权利要求5所述的一种双波束集成馈电网络，其特征在于：所述前舱(8)设有沿馈电网络盒座箱体纵向平行间隔排列的工字块(7)，工字块(7)间隔排列固联在箱体底板上，形成安放4个2等功分器和1个输出转接器(4)的外沿缺口槽，输出转接器(4)通过螺钉固定在前舱(8)中间工字块(7)间隔空间的箱体底板上，4个2等功分器分别固定在前舱(8)两边工字块(7)间隔空间的箱体底板上。
7.根据权利要求6所述的一种双波束集成馈电网络，其特征在于：后舱(11)设有沿箱体纵向平行，等距间隔排列固联在箱体底板上的U形块(12)，形成固定安放8个2等功分器和1个输出转接器的沟槽，输出转接器(4)固定在后舱(11)的中间U形块(12)间的沟槽内，8个2等功分器分别固定在后舱两边U形块(12)间的沟槽内。
8.根据权利要求1所述的一种双波束集成馈电网络，其特征在于：12不等功分器盖板(5)将(12)不等功分器电路板(1、2)和同轴电缆(15)的焊接处完全盖住，盖板上所开的槽是为了避开同轴电缆几何位置干涉而留出的空间。
双波束集成馈电网络
技术领域
[0001] 本发明涉及一种应用于相控阵天线的双波束集成馈电网络。
背景技术
[0002] 双波束馈电网络广泛应用于相控阵天线的双波束接收系统中，同时形成两个不同指向的接收波束，其中一个波束指向为天线阵面法向，另一个波束偏离天线阵面法向。通常在双波束馈电网络中，2等功分器和12不等功分器分置放置，分别进行设计，2等功分器和12不等功分器之间采用射频电缆连接。这样双波束的实现方法会带来如下几方面的问题：
放置整个馈电网络所需的结构空间很大；由于2等功分器和12不等功分器之间的电缆有严格的相位要求，造成电缆加工比较困难，电缆成本很高；相位误差不容易控制；调试工作很大；由于连接电缆很多，可靠性很低；整个双波束接收馈电网络成本很高。
发明内容
[0003] 本发明的任务是针对普通双波束馈电网络所需的结构空间很大、相位误差不容易控制、调试工作量大、可靠性低、成本高的缺陷，提出一种幅度相位误差易于控制，调试工作量小，可靠性高，成本低的双波束集成馈电网络。
[0004] 本发明目的可以通过下述技术方案予以实现，一种双波束集成馈电网络，包括：两个具有不同相位特性的12不等功分器电路板1、2、12个2等功分器3、两个输出转接器4、两个12不等功分器盖板5和馈电网络盒座6，其特征在于：12路输入信号E1、E2….E11、E12分别经12个2等功分器等分为两路信号，其中一路经等相位12不等功分器电路板1合成EΣ1，另一路经不等相位12不等功分器电路板2相位延迟后再进行合成，将各路延迟相位依次为0、φ、2φ….10φ、11φ信号合成为EΣ2，两个不同相位特性的12不等功分器电路板与12个2等功分器、两个输出转接器之间的物理垂直互连结构连接，采用同轴电缆和微带转接，上述两个不同相位特性的12不等功分器电路板1、2、12个2等功分器3和两个输出jφ转接器4全部集成在一个馈电网络盒座6内，其中：φ为相位梯度，E为信号幅度，e 为相位。
[0005] 本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
[0006] 本发明基于现有技术存在的不足之处，提出了将2等功分器、12不等功分器及延迟线进行集成设计的思路来实现双波束，减小了双波束馈电网络的结构尺寸。本发明将全部器件集成在一个馈电网络盒座内，物理垂直互连结构和馈电网络盒座、12不等功分器盖板、2等功分器盖板及底板统一设计，12不等功分器和2等功分器、输出转接器之间的物理垂直互连结构采用同轴电缆和微带转接的方式实现，从而减小了双波束馈电网络的横向尺寸，采用小型2等功分器和带状线设计的12不等功分器减小了双波束馈电网络的高度，馈电网络盒座尺寸可以减小到200×132×16.5mm。
[0007] 提高了双波束馈电网络的可靠性。本发明将全部器件集成在一个馈电网络盒座内，2等功分器和不同相位特性的12不等功分器之间的连接采用物理垂直互连结构实现，双波束馈电网络内部没有射频连接端口，从而提高了系统可靠性。
[0008] 提高了双波束馈电网络的幅相精度。本发明将全部器件集成设计，考虑了各器件之间的相互影响，2等功分器和12不等功分器之间的物理垂直互连结构提高了各端口的相位精度，集成馈电网络的幅度精度可达±0.4dB，相位精度可达±4°。
[0009] 减少了双波束馈电网络的调试工作。本发明设计的集成双波束馈电网络装配完成后只需进行参数测试，无需太多的调试工作，相对于2等功分器和12不等功分器分置放置的设计方案调试工作量大大降低。
[0010] 降低了双波束馈电网络的成本。本发明将全部器件集成在一个馈电网络盒座内，减少了24根高相位精度要求射频电缆、48个射频连接器，成本只有采用2等功分器和12不等功分器分置放置的设计方案的1/3。
附图说明
[0011] 图1是本发明双波束集成馈电网络的电路原理框图。
[0012] 图2是本发明双波束集成馈电网络府视图。
[0013] 图3是图2的仰视图。
[0014] 图4是本发明双波束集成馈电网络盒座结构立体图。
[0015] 图5是本发明12不等功分器盖板结构立体图。
[0016] 图6是本发明2等功分器结构立体图。
[0017] 图7是本发明输出转接器结构立体图。
[0018] 图8是本发明12不等功分器拓扑结构图。
[0019] 图中：1.等相位12不等功分器，2.不等相位12不等功分器，3.2等功分器，4.输出转接器，5.12不等功分器盖板，6.馈电网络盒座，7.工字块，8.前舱，9.减轻孔，10.中舱，11.后舱12.U形块，13.2等功分器/输出转接器盖板，14.2等功分器/输出转接器底板，15.同轴电缆，16.连接器，17.2等功分器电路板，18.输出转接器电路板。
具体实施方式
[0020] 参阅图1。在以下描述的一个最佳实施例中，双波束集成馈电网络，包括：两个具有不同相位特性的12不等功分器、12个2等功分器、两个输出转接器4、两个12不等功分器盖板5和馈电网络盒座6，其中12路输入信号E1、E2….E11、E12分别经12个2等功分器等分为两路信号，一路经等相位12不等功分器等相位合成EΣ1，另一路经不等相位12不等功分器相位延迟后再进行合成，将各路延迟相位依次为0、φ、2φ….10φ、11φ信号合成jφ j10φ j11φ为EΣ2，具体可描述为：EΣ1＝E1+E2+…+E11+E12；EΣ2＝E1+E2e +…+E11e +E12e ，其中：φjφ
为相位梯度，E为信号幅度，e 为相位。若不补充上下角标的含义，待审查员要求补充的时候，是不能补入的。将上述2等功分器、不同相位特性的12不等功分器及延迟线进行集成来实现双波束的设计思路，有两种设计方案：
[0021] 实施例1
[0022] 第一种方案采用带状线多层结构，将2等功分器和等相位12不等功分器1设计在一个平面内，将不等相位12不等功分器2设计在另一个平面内，两层之间的信号传输采用金属化孔来实现，这种方案对微带板的加工工艺要求很高，工程实现起来极其困难。
[0023] 实施例2
[0024] 第二种方案将2等功分器和不同相位特性的12不等功分器进行分开设计，2等功分器平面和不同相位特性的12不等功分器平面垂直放置，采用物理垂直互连结构实现两者之间的信号传输，全部器件集成在一个馈电网络盒座6内，这种方案对对微带板的加工工艺要求较低，但对馈电网络盒座的结构设计和加工提出了较高的要求，工程实现较为容易。本发明的最佳实施例是采用第二种方案来实现。
[0025] 参阅图2、图3。在以下实施例中，以尺寸为200×132×16.5mm的双波束馈电网络为最佳实施例。由于组成双波束馈电网络的器件很多，馈电网络本体从结构上分成四部分：等相位12不等功分器电路板1、不等相位12不等功分器电路板2、2等功分器3和输出转接器4。在结构布局上，为了在有限的空间内放置所有器件，将两个具有不同相位特性的12不等功分器电路板背靠背平行嵌入图4所示馈电网络盒座6中舱10的矩形型腔中，且上述两电路板之间的距离正好为2等功分器3输出端口间距。两个输出转接器4和12个2等功分器3，通过馈电网络盒座6两边间隔排列固联的工字块7和U形块12形成的缺口槽，分别横向固定在前舱8和后舱11内，输出转接器4和2等功分器3的同轴电缆内导体焊接在
12不等功分器电路板2上开槽处的金属导体位置。12不等功分器盖板5用于固定两个具有不同相位特性的12不等功分器电路板，保证12不等功分器电路板和2等功分器3、输出转接器4之间信号可靠传输。两个背靠背不同相位特性的12不等功分器电路板1、2、12个
2等功分器3、两个输出转接器4通过物理垂直互连结构连接并集成在一个馈电网络盒座6内。
[0026] 参阅图4。12个2等功分器、两个输出转接器4与两个具有不同相位特性的12不等功分器电路板1、2在结构上是独立的，为了满足双波束馈电网络的性能要求，两者必须保持相对固定。因此将馈电网络盒座6设计为固定4个2等功分器和1个输出转接器4的前舱8、平行嵌放两个不同相位特性的12不等功分器电路板的矩形体中舱10，固定8个2等功分器和1个输出转接器4的后舱11，共三个舱。前舱8设有沿箱体纵向平行间隔排列的工字块7，工字块7间隔排列固联在箱体底板上，形成安放4个2等功分器和1个输出转接器4的外沿缺口槽，输出转接器4通过螺钉固定在前舱8中间工字块7间隔空间的箱体底板上，4个2等功分器分别固定在前舱8两边工字块7间隔空间的箱体底板上。后舱11设有沿箱体纵向平行，等距间隔排列固联在箱体底板上的U形块12，形成固定安放8个2等功分器和1个输出转接器的沟槽，输出转接器4固定在后舱11的中间U形块12间的沟槽内，8个2等功分器分别固定在后舱两边U形块12间的沟槽内。位于馈电网络盒座中部的中舱10是背靠背放置两个具有不同相位特性的12不等功分器电路板的舱体，舱体底部开有减轻孔9。两个具有不同相位特性的12不等功分器电路板、12个2等功分器、输出转接器4都固定在馈电网络盒座上，保证了两者的相对固定。
[0027] 参阅图5。为了解决电磁泄漏对双波束馈电网络性能的影响，12不等功分器盖板5应将12不等功分器电路板1、2和同轴电缆15的焊接处完全盖住，使信号不对外辐射，保证了信号可靠传输。盖板上所开的槽是为了避开同轴电缆几何位置干涉而留出的空间。
[0028] 参阅图6。2等功分器由2等功分器盖板13、2等功分器底板14、同轴电缆15、2等功分器电路板17、连接器16组成。2等功分器底板14用于固定2等功分器电路板17、连接器16和同轴电缆15，保证了2等功分器电路板17与同轴电缆15、连接器16的相对固定。为了解决电磁泄漏对双波束馈电网络性能的影响，2等功分器盖板13应将连接器16和2等功分器电路板17焊接处以及同轴电缆15和2等功分器电路板17的焊接处完全盖住，使传输信号不对外辐射，保证了信号可靠传输。
[0029] 参阅图7。输出转接器由输出转接器盖板13、输出转接器底板14、同轴电缆15、输出转接电路板18、连接器16组成。输出转接器底板14用于固定输出转接器电路板18、连接器16和同轴电缆15，保证了输出转接器电路板18与同轴电缆15、连接器16的相对固定。为了解决电磁泄漏对双波束馈电网络性能的影响，输出转接器盖板13应将连接器16和输出转接器电路板18焊接处以及同轴电缆15和输出转接器电路板18的焊接处完全盖住，使传输信号不对外辐射，保证了信号可靠传输。
[0030] 参阅图8。2等功分器、输出转接器和12不等功分器均采用带状线结构实现，微带材料介电常数为2.2。根据12不等功分器的幅度分布按每个单元2功分器的功分比，如表1所示，图中、表中序号1-10表示组成12不等功分器的单元2功分器的编号，尽可能接近
1的原则确定12不等功分器电路拓扑结构，根据接收波束偏离法线的角度要求，按公式φ＝2πdsinθ/Λ，计算确定相邻端口的相位梯度，式中：Φ表示相位梯度、θ表示波束偏离角、Λ表示工作频率波长。可利用Ansoft HFSS仿真软件对每个单元2功分器进行设计，待每个单元2功分器设计完成后根据结构要求用同轴电缆15将2等功分器、不同相位特性的12不等功分器、输出转接器连接一体，再利用Ansoft HFSS仿真软件进行整体仿真设计。
[0031] 表1单元2功分器的功分比
[0032]功分器编号 功分比 功分器编号 功分比 功分器编号 功分比
1 1.117 5 1.221 9 2.298
2 1.127 6 1.035 10 1.039
3 1.306 7 1.515 11 1.633
4 1.313 8 1.607
[0033] 以上所述仅是本发明的优选实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变形和改进，类似的同类结构的等效变换，均落入本发明的保护范围。
