一种大口径的相控阵天线的制作方法

本发明涉及低轨卫星通信，更具体地，涉及一种大口径的相控阵天线。

背景技术：

1、随着国际商用低轨卫星系统如“星链”项目的迅速扩张，以及手机直接连接卫星技术的突破性成功，国内对于构建自主商用低轨卫星技术的紧迫感显著增强。这一趋势不仅推动了卫星通信技术的革新，还激发了对高性能、低成本、轻量化、小型化且易于大规模生产的s、c波段相控阵天线的迫切需求。面对这一挑战，目前科研的重点方向在于力求在相控阵天线的整体系统以及框架结构中进行优化，通过高集成度、动态重构的阵列设计等多方面的改进，以实现当前系统在卫星通信网络中的进一步优化。

2、在手机直连卫星技术的推动下，卫星相控阵天线的性能要求达到了前所未有的高度。具体而言，天线口径的扩大能支持更远的通信距离，但同时，通信距离的提升对天线的体积、功耗、厚度及重量的限制也变得更加严苛。传统的集中式供电设计模式在此背景下显得力不从心。一方面，集中式供电导致了相控阵天线整体的电流复杂互连；另一方面，庞大体积是源于对隔离需求的pcb金属层的增加。pcb金属层的增加不仅增加了天线的整体重量与制造成本，也限制了其在实际应用中的灵活性和效率。因此，探索新的供电策略，避免以牺牲金属层的增加以适应电流的需求，从而减少天线的厚度与重量、优化相控阵中子阵间互连结构以减少损耗的需求非常迫切。

技术实现思路

1、本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷（不足），提供一种大口径的相控阵天线，用于解决大口径相控阵天线的供电模块与天线阵面的互相连接的问题。

2、本发明采取的技术方案是，一种大口径的相控阵天线，包括： pcb板；设置在pcb板上的多个天线单元；设置在所述相控阵天线的阵面的多个稀疏通道；以及多个分布式的供电模块，所述供电模块用于对周边的天线单元供电；所述供电模块设置在稀疏通道内。

3、相控阵天线能通过控制天线阵列中各个天线单元的馈电相位进行空间波束扫描。阵列稀疏形成稀疏通道结合分布式的供电，避免了贴片式大电流连接器，使得供电连接更灵活。通过充分利用被稀疏的天线位置，将传统需要集中供电的一次供电模块进行拆分后设计相较于集中式供电的供电模块，不但无需改变整体的拓扑结构，还能使流经各供电模块的电流量显著降低，电路元器件规模大幅度减少，通过微型芯片和更多小型元件替代传统大功率大体积的元件，从而降低实现供电模块厚度的变薄和小型化。并能够显著减少pcb过电铜层，有效减轻pcb板和整机重量。

4、所述稀疏通道通过对所述天线单元进行阵列稀疏而成。通过对天线单元进行阵列稀疏，能在保持相控阵天线口径尺寸不变的情况下，使分布在阵列中的一部分阵元不参与辐射或在该位置处不放置天线。从而使得在进行阵列稀疏后，整个天线口径上的振幅密度发生改变，天线元件可以直接移除，从而获得空置的阵元即稀疏通道。

5、所述稀疏通道均匀分布于所述天线阵面上，和/或所述稀疏通道在所述天线阵面上呈随机分布。均匀分布的有助于提高供电模块位置和数量的一致性，不但有助于简化响应配套的电路设计，在后续检测和维护的过程中提供更多的便利；均匀分布能保证接收天线的分布一致性，以满足收发芯片均匀分布在接收天线的周围的需求。因此天线随机稀疏的过程中，需要尽可能的确保均匀性；随机分布形成的随机稀疏能够得到较低的副瓣电平，有效抑制稀疏阵列容易产生的副瓣电平的恶化，防止量化瓣的出现。

6、所述天线单元围绕所述供电模块而设。

7、所述供电模块与所述稀疏通道的数量匹配，且每个稀疏通道内均设有供电模块。

8、所述供电模块的高度不大于所述天线单元的高度。

9、所述天线单元包括多个呈矩阵阵列排布的天线贴片，所述天线贴片包括设置在中部的接收天线，以及分别位于所述接收天线四周的发射天线。

10、所述天线贴片为t/r芯片。

11、所述pcb板包括呈矩阵阵列分布的多个环形的子电路板，所述天线单元设置在所述子电路板上，所述稀疏通道设置在所述子电路板的中间。

12、所述供电模块为隔离电源。采用隔离电源提高系统稳定性和可靠性，减少电磁干扰，有效地隔离了外部电磁干扰对天线单元内部电路的影响，保证天线信号的纯净度和稳定性。在匹配本方案中天线单元200所需的高精度和高可靠性尤为重要。隔离电源可以保护敏感元件例如t/r芯片。隔离电源可以提供稳定的电压和电流输出，避免电压波动和电流冲击对敏感元件造成损害。隔离电源还能提升供电质量和效率，提供更稳定的电压转换，以满足相控阵天线不同部分的供电需求，减少能源浪费，提高系统的能效比。隔离电源作为供电模块，便于安装、维护和升级。在配合分布式设计下，能迅速更换故障模块，无需进行大规模维修，从而减少停机时间。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过充分利用被稀疏的天线位置，将传统需要集中供电的一次供电模块进行拆分后设计，并使其均匀分布在整个大口径相控阵天线的pcb板上。相较于集中式供电的供电模块，本方案中的采用分布式的供电模块，不但无需改变整体的拓扑结构，还能使流经各供电模块的电流量显著降低，电路元器件规模大幅度减少，通过微型芯片和更多小型元件替代传统大功率大体积的元件，从而降低实现供电模块厚度的变薄和小型化。

技术特征：

1.一种大口径的相控阵天线，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种大口径的相控阵天线，其特征在于，所述稀疏通道通过对所述天线单元进行阵列稀疏而成。

3.根据权利要求1所述的一种大口径的相控阵天线，其特征在于，所述稀疏通道均匀分布于所述天线阵面上，和/或所述稀疏通道在所述天线阵面上呈随机分布。

4.根据权利要求1所述的一种大口径的相控阵天线，其特征在于，所述天线单元围绕所述供电模块而设。

5.根据权利要求1所述的一种大口径的相控阵天线，其特征在于，所述供电模块与所述稀疏通道的数量匹配，且每个稀疏通道内均设有供电模块。

6.根据权利要求1所述的一种大口径的相控阵天线，其特征在于，所述供电模块的高度不大于所述天线单元的高度。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种大口径的相控阵天线，其特征在于，所述天线单元包括多个呈矩阵阵列排布的天线贴片，所述天线贴片包括设置在中部的接收天线，以及分别位于所述接收天线四周的发射天线。

8.根据权利要求7所述的一种大口径的相控阵天线，其特征在于，所述天线贴片为t/r芯片。

9.根据权利要求1-6任一项所述的一种大口径的相控阵天线，其特征在于，所述pcb板包括呈矩阵阵列分布的多个环形的子电路板，所述天线单元设置在所述子电路板上，所述稀疏通道设置在所述子电路板的中间。

10.根据权利要求1-6任一项所述的一种大口径的相控阵天线，其特征在于，所述供电模块为隔离电源。

技术总结本发明涉及低轨卫星通信技术领域，具体是一种大口径的相控阵天线，包括：PCB板；设置在PCB板上的多个天线单元；设置在所述相控阵天线的阵面的多个稀疏通道；以及多个分布式的供电模块，所述供电模块用于对周边的天线单元供电；所述供电模块设置在稀疏通道内。通过充分利用被稀疏的天线位置，将传统需要集中供电的一次供电模块进行拆分后设计，并使其均匀分布在整个大口径相控阵天线的PCB板上。相较于集中式供电的供电模块，采用分布式的供电模块，不但无需改变整体的拓扑结构，还能使流经各供电模块的电流量显著降低，电路元器件规模大幅度减少，通过微型芯片和更多小型元件替代传统大功率大体积的元件，从而降低实现供电模块厚度的变薄和小型化。技术研发人员：李瑶,黄兆明,邹阳,贾鹏程,孔翔鸣受保护的技术使用者：广州程星通信科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/27