常规雷达/通信系统的天线和和天线罩是独立设计的，分别设计、制造完成后再通过物理装配为一个整体；这种架构的设计思路简单，加工和制造较为容易，但这种架构所占空间较大，会导致头罩的匹配困难，能量损失较大，同时雷达/通信系统的空间波束受天线罩形状的变化影响较大，对于采用电扫阵列天线形式的雷达/通信系统而言，由于同一个天线罩结构要对应多种波束扫描状态，因此情况更为复杂；
随着高速飞行器多功能和智能化的迅猛发展趋势，同一飞行器平台上需要装载多种雷达/通信无线传感器设备，且飞行器的外形受空气动力学、雷达散射截面等约束，其变得越来越不规则，导致提供给雷达/通信系统的装配空间愈加受限和复杂，需要设计非平面的天线形式，与飞行器外形匹配，避免破坏其空气动力学和隐身性。
cn110808480a公开了一种机身共形相控阵天线，其提出了一款相控阵天线阵面，能够与机身很好的共形，同时实现较好的扫描性能和低副瓣特性。cn107342457a公开了一种强互耦超宽带宽角扫描双极化共形相控阵天线，其提出了一款基于强互耦理论的超宽带宽角扫描双极化共形相控阵天线，能够与载体表面共形，实现良好的带宽和扫描特性。虽然以上两个专利都有出色的扫描性能，但它们都只是无源共形阵列天线部分，相控阵天线的波束扫描只能靠理论仿真计算，并没有考虑有源收发模块、波控网络、电源组件、馈电网络等组件；因此，其只能是共形电扫阵列天线的一小部分，并不能实现真正的共形电扫特性。
再者，随着飞行器空间的逐渐紧凑，传统平面天线与天线罩各自独立实现的方式已经无法满足很多场合的应用需求，需要将天线和天线罩有机结合一体化设计，从而提升性能、缩小系统体积。
cn201699124u公开了一种新型嵌入式复合材料智能蒙皮天线结构，其提出了一种将微带阵列天线预封装后嵌入到复合材料夹层结构中的新构型，该构型在充分保证天线的电性能指标和整体结构的承载能力的情况下，对天线和结构进行优化，实现了天线阵列与机体结构的共形，获得了集承载、维形、隐身、微波通讯等功能于一体的，能够有效减轻飞行器重量和保持飞行器良好的气动外形的新型嵌入式复合材料智能蒙皮天线a公开了一种基于三维打印的智能蒙皮天线结构，其提出了一种新型天线d打印制造技术相结合，不仅为智能蒙皮天线的载体模型提供新的思路，而且对于天线结构功能一体化以及天线电系统与结构的高度融合的研究，都提供了有效的新型载体。以上这两个专利都考虑了无源阵列天线和天线罩的有机集成，但对于新型电扫天线而言，还缺少有源收发模块、馈电网络、波控网络等复杂的供电、控制和功率输出模块，无法形成真正电扫阵列天线的特性，且这种蒙皮架构仅适用于平面，对于非平面的与飞行器表面共形的情况，并没有提及，导致其在紧凑型应用平台的使用受限。
综上所述，现有技术存在的问题（或待改进方面）是：共形相控阵天线目前大部分仅考虑无源阵列，通过理论仿真实现波束扫描；而对于天线和天线罩集成的技术而言，大部分也只考虑平面结构；更重要的是，以上技术都没有考虑有源收发模块、馈电网络、波控网络、电源组件、散热等技术的集成，更别说在共形载体上的集成了。
本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的全部或部分问题，提供一种共形电扫阵列天线，形成超薄曲面的电扫阵列天线与天线罩的一体化设计，能够满足紧凑且异形的雷达/通信系统功能、性能的电扫阵列天线的技术指标，同时能够兼顾适应飞行器的空气动力学特性的外形，并减小系统的雷达散射截面。
一种共形电扫阵列天线，其包括由外至内依次设置的天线阵面结构、有源收发模块阵列、馈电网络层，以及电路及控制层，馈电网络层上连接有射频接口，电路及控制层上连接有供电及波位控制连接器；有源收发模块阵列嵌入天线阵面结构并与天线阵面结构共形；有源收发模块阵列连接馈电网络层；电路及控制层穿过馈电网络层连接有源收发模块阵列。
进一步的，电路及控制层包括若干第一面板，相邻第一面板之间通过第二面板连接；电路及控制层的元器件设置于各第一面板上。
进一步的，天线阵面结构、有源收发模块阵列、馈电网络层和电路及控制层，相邻面之间的结构相互匹配。
进一步的，天线阵面结构由外至内依次包括外部共形面、天线辐射阵元和连接面。
进一步的，馈电网络层包括馈电网络层本体，馈电网络层本体上，设置有对应于有源收发模块阵列上各有源收发模块的射频连接器以及通孔；射频连接器连接射频接口。
1、本设计将电扫阵列天线和天线罩融为一体，实现了紧凑的小型化设计，既满足了电扫阵列天线的波束扫描、功率合成等电性能指标，避免由于阵列天线和天线罩单独设计，再经过组装带来的匹配问题；同时又能够兼顾天线罩的防热、防风、防雨雪、防雷电等功能要求。
2、本设计的天线外形能够与飞行器载体表面完全共形，不会破坏飞行器的空气动力学和雷达散射截面，最大限度的利用了飞行器的紧凑空间。
3、本设计集成了有源收发模块、波控网络、馈电网络等电扫天线的所有要素，馈电网络一方面作为功合网络，另一方面起到整个结构的支撑作用，同时，在其内部内埋热管或填充相变材料等进行电扫天线的散热。
图中标记：1为天线为射频接口，6为供电及波位控制连接器，11为外部共形面，12为天线为馈电网络层本体，32为射频连接器，33为通孔，34为支撑柱，311-315为5个第二局部平面，316-318为3个第三局部平面，41-43为3个第一面板，44为第二面板，51-53为3个射频接口。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
一种共形电扫阵列天线，该共形电扫天线阵面结构集成设计，如图1-3所示，其结构包括由外至内依次设置的天线，馈电网络层3上连接有射频接口5，所述电路及控制层4上连接有供电及波位控制连接器6。
天线中，主体材料是具有传统的防热、防风、防雨雪、低损耗的天线所示，其包含外部共形面11、天线的形状可以是平面、柱形、球形、或任意和飞行器表面保持一致的任意外形，共形主要是为了不破坏飞行器的空气动力学和雷达散射截面；天线是在天线整体设计时嵌入设计，并在曲面多层材料制作过程中嵌入加工，其主要作用是将有源收发模块阵列2发射的能量辐射到空间中，或者将空间接收的能量传递给有源收发模块阵列2。天线可以是裂缝天线、微带天线总体架构为共形，但为了和有源收发模块21连接，采用第一局部平面131、132、133、134、135的形式，即和有源收发模块21连接的面是平面，而非曲面。理由如下：有源收发模块阵列2中的有源收发模块21，其紧凑度和复杂度较高，如果其采用共形设计，会带来工艺和制造的困难，进一步导致成品率和长期可靠性的降低，且会导致成本的大幅增加，得不偿失。因此，有源收发模块21采用超薄的平面瓦片式架构，做成2×2、4×4或8×8等规模的子阵有源收发模块。这些模块通过焊接或粘接方式与连接面13有机结合在一起。但多个有源收发模块21和连接面13组合在一起时，就形成有源收发模块阵列2，有源收发模块阵列2的规模视使用场景而定。
如图7所示，馈电网络层3总体也为共形，其起到了整个电扫阵列天线的支撑作用，一面和有源收发模块阵列2相连接，另一面和电路及控制层4连接。如图6、7所示，由于有源收发模块21为平面，因此需要和有源收发模块21连接的面也为平面，采用第二局部平面311、312、313、314、315与有源收发模块阵列2连接。每个有源收发模块21有供电/控制接口和射频接口，其中在馈电网络上开启通孔33，保证供电/控制接口能够顺利穿过，与后端的电路及控制层4相连；有源收发模块21的射频接口通过射频连接器32后，在馈电网络层3内部进行合成，形成于外部的射频接口5，对于射频接口5而言，可以是单独的和口，也可以是满足单脉冲雷达跟踪的和口、方位差或俯仰差，具体射频接口可以根据实际需要进行相应的设计。同时，由于电扫阵列天线为有源微系统，其散热是一个重要的设计考量点，通过在馈电网络层3上设计流道（即散热结构）、填充相变材料等方式，对电扫阵列天线进行高效散热，从而确保电扫阵列天线的长期可靠性和性能稳定性。
为了降低电路及控制层4的复杂性和成本等因素，也将其设计成平面，但考虑到如果电路及控制层4设计成一个完整的平面，那么所占空间较大，与共形的形状不易匹配。因此，如图9所示，将电路及控制层4设计成多个第一面板41、42、43，相邻第一面板41、42、43之间通过第二面板44连接。第一面板41、42、43可为双层板或多层板，例如采用普通平面pcb硬板，其需要的功能电路可以分解设计在不同的第一面板上，这些分解后的硬板可以通过软板（即第二面板44）进行连接，形成一个完成功能的pcb电路及控制层4。需要将馈电网络层3上与电路及控制层4相连接的面设计成局部平面，如图8所示，将这些pcb硬板和馈电网络层3上的第三局部平面316、317、318进行连接。另外，由于电扫阵列天线的供电/波位控制电路复杂，需要的元器件较多，单面板较难布完，因此大部分情况需要采用双面板，由于器件存在高度，因此需要在馈电网络层3上增加支撑柱34，在馈电网络层3与电路及控制层4之间预留间隙，确保pcb和馈电网络层3的安装过程中，器件不会和馈电网络层3的结构体相干涉。总之而言，整个电路及控制层4设计成一个软硬复合pcb板，并通过供电及波位控制连接器6对外进行供电/控制信号的转接。
一种共形电扫阵列天线，该共形电扫天线阵面结构集成设计，如图1-3所示，其结构包括由外至内依次设置的天线，馈电网络层3上连接有射频接口5，所述电路及控制层4上连接有供电及波位控制连接器6。
所述天线、天线所示，主体材料是具有传统的防热、防风、防雨雪、低损耗的天线罩材料；所述外部共形面11采用柱面的一部分，柱面直径选择为600mm，柱面的径向长度为164mm，柱面的轴向尺寸为155mm。所述阵列天线采用微带多层耦合缝隙结构，设计嵌入到天线内部，在柱面上，一共包含400个辐射阵元。由于外形是柱体，如图5所示，所述连接面13包含5个相同的第一局部平面131、132、133、134和135，每个局部接触平面的尺寸为155mm×29mm。
有源收发模块阵列2由有源收发模块21阵列排布构成，所述有源收发模块21为瓦片式架构，如图6所示，长宽高的尺寸分别为28.8mm×28.8mm×14mm，包含射频末级收发芯片、驱动芯片，幅相控制芯片、波控子板等，该有源收发模块21包括4×4共16路射频通道，主要功能包括：射频信号的收发、移相、衰减等，包含两个对外接口，分别为射频smp接口和供电/波位控制接口。有源收发模块阵列2由25个有源收发模块21组成，这些有源收发模块21通过银浆粘接的方式与连接面13有机结合在一起，使得有源收发模块21和共形天线阵列有效连接，形成高效紧凑的射频前端网络。
所述馈电网络层3总体也为共形，如图7所示，厚度为8.5mm，其起到了整个电扫阵列天线的支撑作用，一面和有源收发模块阵列2相连接，另一面和电路及控制层4连接。但由于有源收发模块21为平面，因此需要和有源收发模块21连接的面也为平面。每个有源收发模块有供电/控制接口和射频接口，由于有源收发模块阵列包含25个有源收发模块，因此需要在馈电网络层3上开启25个通孔33，通孔与有源收发模块21间一一对应，保证供电/控制接口能够顺利穿出去，与后端的电路及控制层4相连，通孔33的尺寸为10mm×4mm；同时，有源收发模块阵列2的25个射频接口通过25个射频连接器32（如smp连接器）进行连接，在馈电网络内部进行合成，形成于外部的三个射频接口51、52和53（如smp接口），分别代表和口，方位差和俯仰差，用于雷达的单脉冲跟踪。同时，由于电扫阵列天线为有源微系统，其散热是一个重要的设计考量点，通过在馈电网络层3上设计液体流道、填充相变材料等方式，用于调试环境的长时间实验散热，从而确保电扫阵列天线在长期工作状态下处于整体热均衡状态，提升电扫阵列天线的长期可靠性和性能稳定性。
为了降低电路及控制层4的复杂性和成本等因素，也将其设计成平面，但考虑到如果电路及控制层4设计层一个完整的平面，那么所占空间较大，与共形的形状不易匹配。因此，本实施例中，将所述电路及控制层4设计成3个普通平面pcb硬板，厚度为2mm，其需要的功能电路可以分解设计在不同的pcb板上，这三块不同的pcb硬板可以通过4块（两对）软板进行电连接，形成一个完成功能的pcb电路及控制层4。需要将馈电网络层3上与电路及控制层4相连接的面设计成局部平面，将这些pcb硬板和馈电网络上的局部平面进行连接。另外，该实施例中，所述pcb板采用双面布器件的方式，由于器件存在一定的高度，因此需要在馈电网络上增加30个支撑柱34，直径为4mm，高度为2mm，确保pcb和馈电网络的安装过程中，器件不会和馈电网络的结构体相干涉。总之而言，整个电路及控制层设计成一个软硬复合pcb板，并通过供电及波位控制连接器6对外进行供电/控制信号的转接。以工作频率为19.5ghz为例，本实施例的共形电扫阵列天线为阵列天线ghz的轴向扫描和方向图，图11为阵列天线ghz的径向扫描和方向图。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
