本发明涉及相控阵天线，尤其涉及一种可二维扩展共口径多波束相控阵天线。
背景技术：
1、随着毫米波通信的高速发展，对相控阵的多波束和共口径需求也与日俱增。目前已有相控阵天线架构中共口径通常采用频差较大的双频天线互相嵌套进行组阵，tr组件采用双频天线对应的多通道幅相芯片进行设计，印制板双面放置芯片进行tr组件设计，控制电源与tr组件集成为一体。但此架构存在一定的弊端，一是在同一印制板上需要放置两种多通道幅相芯片，印制板设计时对加工工艺要求极高，印制板生产报废率非常高，从而印制板加工成本很高；二是此架构中芯片密度很高，芯片发热量大，整个天线热密度高散热较困难；三是此架构无法进行二维扩展拼阵，组阵时存在局限性；四是此架构中发射天线迫于散热压力和多功能芯片制约，其通道输出功率较小，需要较大的阵面来获得较高的等效辐射功率，体积较大。
2、目前常用多波束相控阵天线架构中tr组件采用砖式结构进行设计，在砖式tr组件中集成放大器、四通道四波束幅相芯片，再通过后端四个独立功分网络将多个tr组件进行合成。此架构虽然成熟稳定，但是其弊端也很突出，一是其剖面很厚，难以轻薄化；二是其散热很困难，位于中心位置的tr组件热量无法导出，会导致相控阵天线整体温度不均匀，引入幅相误差，恶化系统指标；三是此架构中对四通道四波束幅相芯片依赖性很高，此类四通道四波束幅相芯片常用sip架构设计，芯片体积大且成本很高，产品灵活度较低，无法实现相控阵天线低成本化。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可二维扩展共口径多波束相控阵天线。
2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种可二维扩展共口径多波束相控阵天线，采用瓦式堆叠架构，依次层叠天线组件、接收组件、散热组件、发射组件和控制电源组件；所述天线组件通过第一连接器连接接收组件和发射组件；所述接收组件通过第二连接器连接天线组件，接收组件包括第五连接器和接收组件腔体，所述第五连接器穿过依次散热组件、发射组件和控制电源组件设置在控制电源组件远离接收组件的一面，所述接收组件腔体设置在接收组件远离天线组件的一面；所述发射组件包括第三连接器、第四连接器、发射组件盖板和第六连接器，所述第三连接器依次穿过散热组件和接收组件连接天线组件，所述发射组件盖板设置在发射组件靠近接收组件的一面，所述第四连接器设置在发射组件盖板靠近接收组件的一面，所述第六连接器穿过控制电源组件设置在控制电源组件远离发射组件的一面；所述散热组件由接收组件腔体和发射组件盖板组成，复用接收组件腔体和发射组件盖板用于散热，不增加可二维扩展共口径多波束相控阵天线的剖面厚度；所述天线组件有多个；所述控制电源组件用于提供电源和控制信号。
3、优选的，所述的天线组件包括天线印制板、天线组件腔体、第一连接器和天线阵元；所述天线印制板固设在天线组件腔体远离接收组件的一面；所述第一连接器固设在天线组件腔体靠近接收组件的一面；所述天线阵元设置在天线印制板上；所述天线阵元包括多个宽带单馈微带天线、功分器和微带双工器，宽带单馈微带天线连接功分器，所述功分器连接微带双工器，所述微带双工器包括接收滤波器和发射滤波器，所述接收滤波器和发射滤波器通过四分之一波长传输线互联。
4、优选的，所述的宽带单馈微带天线有十六个，所述功分器为一分十六t型功分器；所述的天线印制板通过螺钉固设在天线组件腔体远离接收组件的一面；所述第一连接器通过螺纹固设在天线组件腔体靠近接收组件的一面。
5、优选的，所述的天线印制板为多层天线印制板，所述多层天线印制板包括依次层叠的天线第一层贴片、天线第二层贴片、天线第三层贴片和天线第四层贴片；所述天线第三层贴片上设置有天线合成网络，所述天线合成网络包括宽带单馈微带天线，所述天线第四层贴片上设置有接收滤波器、发射滤波器和四分之一波长传输线。
6、优选的，所述的接收组件还包括接收组件盖板、接收射频板；所述接收组件盖板设置在靠近天线组件的一面，依次层叠有接收射频板和接收组件腔体；所述接收射频板使用多层印制板工艺制成包括接收射频板表面和接收射频板内层，所述接收射频板上设置接收耦合器、低噪声放大器、接收多波束赋形芯片、接收多波束形成网络和接收校准网络；所述接收耦合器连接低噪声放大器和接收校准网络，所述低噪声放大器连接接收多波束赋形芯片，所述接收多波束赋形芯片连接接收多波束形成网络；所述接收耦合器、低噪声放大器、接收多波束赋形芯片和第二连接器贴装在接收射频板表面，所述接收多波束形成网络和接收校准网络内埋在接收射频板内层。
7、优选的，所述的发射组件还包括发射射频板、发射组件腔体；所述发射组件盖板远离接收组件的一面，依次层叠有发射射频板和发射组件腔体；所述发射射频板使用多层印制板工艺制成包括发射射频板表面和发射射频板内层，所述发射射频板上设置发射耦合器、功率放大器、发射多波束赋形芯片、发射多波束形成网络和发射校准网络；所述发射耦合器连接功率放大器和发射校准网络，所述功率放大器连接发射多波束赋形芯片，所述发射多波束赋形芯片连接发射多波束形成网络；所述发射耦合器、功率放大器、发射多波束赋形芯片、第三连接器和第四连接器贴装在发射射频板表面，所述发射多波束形成网络和发射校准网络内埋在发射射频板内层。
8、优选的，所述的散热组件为液冷散热组件，所述接收组件腔体和发射组件盖板上设置有液冷口和连接器通孔，接收组件腔体和发射组件盖板内部避开连接器通孔设置有多段异型槽液冷流道，所述多段异型槽液冷流道的两端为液冷口。
9、优选的，所述的第一连接器、第二连接器、第三连接器、第四连接器、第五连接器、第六连接器为ssmp连接器或ssmp-kk连接器；所述的天线组件有六十四个；所述的接收组件和发射组件的边缘均为锯齿状。
10、优选的，当可二维扩展共口径多波束相控阵天线处于接收状态时，接收信号从天线组件进入，经过低噪声放大器后再经过发射波束赋形芯片进行波束指向调节，然后通过接收多波束形成网络后得到四个独立接收波束；当进行接收通道校准时，接收校准信号通过接收校准端口进入接收校准网络再经过接收耦合器、接收通道形成回路，从而完成接收通道的幅相一致性校准。
11、优选的，当可二维扩展共口径多波束相控阵天线处于发射状态时，发射信号从四个发射波束口进入发射多波束形成网络，再经过发射波束赋形芯片进行波束指向调节，然后通过功率放大器后从天线组件辐射四个独立发射波束至外部空间；当进行发射通道校准时，发射校准信号通过发射通道再经过发射耦合器后，进入发射校准网络形成回路，从而完成发射通道的幅相一致性校准。
12、本发明的有益效果是：
13、1）采用瓦式堆叠架构设计和普通多层印制板技术在印制板内层线路中集成多个功分器网络，将共口径相控阵天线和多波束相控阵天线两种架构进行融合，实现低成本的架构在同一产品中实现了共口径和多波束的融合。
14、2）此架构采用堆叠架构分开设计接收组件和发射组件，降低了对印制板工艺高要求问题，降低了印制板生产成本、生产周期问题，也降低了产品的调测难度。
15、3）液冷散热组件在不增加子阵剖面厚度的前提下解决了散热问题，避免热源分布不均匀造成指标恶化，同时还可以实现发射组件输出高功率的需求。
16、4）此架构还可以实现二维扩展，自由组合不同规模的大阵，灵活度极高。
17、5）此架构中将常规小体积四通道芯片进行逆向使用，摆脱了对四通道四波束幅相芯片的依赖性，不仅提高了产品集成度、灵活度，还大幅度降低了芯片使用成本。
1.一种可二维扩展共口径多波束相控阵天线，其特征在于：采用瓦式堆叠架构，依次层叠天线组件(101)、接收组件(104)、散热组件、发射组件(108)和控制电源组件(109)；所述天线组件(101)通过第一连接器(102)连接接收组件(104)和发射组件(108)；所述接收组件(104)通过第二连接器(103)连接天线组件(101)，接收组件(104)包括第五连接器(111)和接收组件腔体(203)，所述第五连接器(111)穿过依次散热组件、发射组件(108)和控制电源组件(109)设置在控制电源组件(109)远离接收组件(104)的一面，所述接收组件腔体(203)设置在接收组件(104)远离天线组件(101)的一面；所述发射组件(108)包括第三连接器(105)、第四连接器(107)、发射组件盖板和第六连接器(112)，所述第三连接器(105)依次穿过散热组件和接收组件(104)连接天线组件(101)，所述发射组件盖板设置在发射组件(108)靠近接收组件(104)的一面，所述第四连接器(107)设置在发射组件盖板靠近接收组件(104)的一面，所述第六连接器(112)穿过控制电源组件(109)设置在控制电源组件(109)远离发射组件(108)的一面；所述散热组件由接收组件腔体(203)和发射组件盖板组成，复用接收组件腔体(203)和发射组件盖板用于散热，不增加可二维扩展共口径多波束相控阵天线的剖面厚度；所述天线组件(101)有多个；所述控制电源组件(109)用于提供电源和控制信号。
2.根据权利要求1所述的可二维扩展共口径多波束相控阵天线，其特征在于：所述的天线组件(101)包括天线印制板(301)、天线组件腔体(302)、第一连接器(102)和天线阵元；所述天线印制板(301)固设在天线组件腔体(302)远离接收组件(104)的一面；所述第一连接器(102)固设在天线组件腔体(302)靠近接收组件(104)的一面；所述天线阵元设置在天线印制板(301)上；所述天线阵元包括多个宽带单馈微带天线、功分器和微带双工器，宽带单馈微带天线连接功分器，所述功分器连接微带双工器，所述微带双工器包括接收滤波器(404)和发射滤波器(405)，所述接收滤波器(404)和发射滤波器(405)通过四分之一波长传输线互联。
3.根据权利要求2所述的可二维扩展共口径多波束相控阵天线，其特征在于：所述的宽带单馈微带天线有十六个，所述功分器为一分十六t型功分器；所述的天线印制板(301)通过螺钉固设在天线组件腔体(302)远离接收组件(104)的一面；所述第一连接器(102)通过螺纹固设在天线组件腔体(302)靠近接收组件(104)的一面。
4.根据权利要求2所述的可二维扩展共口径多波束相控阵天线，其特征在于：所述的天线印制板(301)为多层天线印制板，所述多层天线印制板包括依次层叠的天线第一层贴片(401)、天线第二层贴片(402)、天线第三层贴片和天线第四层贴片；所述天线第三层贴片上设置有天线合成网络（403），所述天线合成网络（403）包括宽带单馈微带天线，所述天线第四层贴片上设置有接收滤波器(404)、发射滤波器(405)和四分之一波长传输线。
5.根据权利要求1所述的可二维扩展共口径多波束相控阵天线，其特征在于：所述的接收组件(104)还包括接收组件盖板（201）、接收射频板(202)；所述接收组件盖板（201）设置在靠近天线组件(101)的一面，依次层叠有接收射频板(202)和接收组件腔体(203)；所述接收射频板(202)使用多层印制板工艺制成包括接收射频板表面和接收射频板内层，所述接收射频板(202)上设置接收耦合器、低噪声放大器(204)、接收多波束赋形芯片、接收多波束形成网络和接收校准网络；所述接收耦合器连接低噪声放大器(204)和接收校准网络，所述低噪声放大器(204)连接接收多波束赋形芯片，所述接收多波束赋形芯片连接接收多波束形成网络；所述接收耦合器、低噪声放大器(204)、接收多波束赋形芯片和第二连接器(103)贴装在接收射频板表面，所述接收多波束形成网络和接收校准网络内埋在接收射频板内层。
6.根据权利要求1所述的可二维扩展共口径多波束相控阵天线，其特征在于：所述的发射组件(108)还包括发射射频板、发射组件腔体；所述发射组件盖板远离接收组件(104)的一面，依次层叠有发射射频板和发射组件腔体；所述发射射频板使用多层印制板工艺制成包括发射射频板表面和发射射频板内层，所述发射射频板上设置发射耦合器、功率放大器、发射多波束赋形芯片、发射多波束形成网络和发射校准网络；所述发射耦合器连接功率放大器和发射校准网络，所述功率放大器连接发射多波束赋形芯片，所述发射多波束赋形芯片连接发射多波束形成网络；所述发射耦合器、功率放大器、发射多波束赋形芯片、第三连接器(105)和第四连接器(107)贴装在发射射频板表面，所述发射多波束形成网络和发射校准网络内埋在发射射频板内层。
7.根据权利要求1-6任一项所述的可二维扩展共口径多波束相控阵天线，其特征在于：所述的散热组件为液冷散热组件(106)，所述接收组件腔体和发射组件盖板上设置有液冷口(110)和连接器通孔(501)，接收组件腔体(203)和发射组件盖板内部避开连接器通孔(501)设置有多段异型槽液冷流道，所述多段异型槽液冷流道的两端为液冷口(110)。
8.根据权利要求1-6任一项所述的可二维扩展共口径多波束相控阵天线，其特征在于：所述的第一连接器(102)、第二连接器(103)、第三连接器(105)、第四连接器(107)、第五连接器(111)、第六连接器(112)为ssmp连接器或ssmp-kk连接器；所述的天线组件(101)有六十四个；所述的接收组件(104)和发射组件(108)的边缘均为锯齿状。
9.根据权利要求5所述的可二维扩展共口径多波束相控阵天线，其特征在于：当可二维扩展共口径多波束相控阵天线处于接收状态时，接收信号从天线组件(101)进入，经过低噪声放大器(204)后再经过发射波束赋形芯片进行波束指向调节，然后通过接收多波束形成网络后得到四个独立接收波束；当进行接收通道校准时，接收校准信号通过接收校准端口进入接收校准网络再经过接收耦合器、接收通道形成回路，从而完成接收通道的幅相一致性校准。
10.根据权利要求6所述的可二维扩展共口径多波束相控阵天线，其特征在于：当可二维扩展共口径多波束相控阵天线处于发射状态时，发射信号从四个发射波束口进入发射多波束形成网络，再经过发射波束赋形芯片进行波束指向调节，然后通过功率放大器后从天线组件(101)辐射四个独立发射波束至外部空间；当进行发射通道校准时，发射校准信号通过发射通道再经过发射耦合器后，进入发射校准网络形成回路，从而完成发射通道的幅相一致性校准。
