一种龙伯透镜阵列及卫星天线制造技术

本发明专利技术提供一种龙伯透镜阵列及卫星天线，包括多个龙伯透镜子阵，每个所述龙伯透镜子阵包括多个龙伯球和多合一馈源；所述多合一馈源与TR组件通信；所述多合一馈源包括辐射天线层基板、馈电网络层基板、多个辐射贴片，所述辐射天线层基板与馈电网络层基板粘合固定，多个辐射贴片固定在辐射天线层基板上，所述馈电网络基板上写有功分器馈电网络。与现有技术相比，将微带功分器和馈源集成在一起，通过设计降低插损，同时设计走线长度一致，能够保证各个通道间的相位一致；如此设计，无需在每个球下面设置一个TR组件，可大幅度降低TR组件的使用数量，又能实现机械+相控阵电子扫描实现对准卫星。

【技术实现步骤摘要】
一种龙伯透镜阵列及卫星天线
本专利技术涉及卫星通信
，具体来说是一种龙伯透镜阵列及卫星天线。
技术介绍
卫星技术及其应用是一个有巨大发展潜力的行业，但是目前限制其应用的主要问题是地面接收天线重量尺寸功耗太大。传统的卫星通信动中通天线系统多采用两轴、三轴或者四轴跟踪技术稳定的寻星和跟踪卫星的功能，但是这种结构剖面较高，重量过重不适宜用在车载中通中。特别是在车载应用场景下，汽车载体的动态性能较高，系统惯性较大，极大的降低了系统的动态性能，可用度大大降低。国际上研究机构均在寻找一种更加小型化且更加智能的解决方式，以相控阵技术为基础的电调动中通天线系统是一个重要方向。采用相控阵动中通体制天线，将会降低动中通天线的高度和重量，大幅度降低汽车载体的要求和改造成本，同时汽车载体可以携带更大口径的天线提高动中通天线的性能，降低功率消耗。电调波束指向比机械调整方式快几个数量级，提高系统的动态性能。但是相控阵天线有一些固有问题，首先，相控阵的覆盖角度受单个馈源的覆盖角度限制，导致扫描角度有限；其次满阵布阵的相控阵要求阵元之间间隔1/2波长，对于Ku频段波长较小，导致系统的通道数较多，较传统天线增加成本较多。最后，满阵布阵的相控阵天线，发射通道的功耗损失会导致系统过热，从而系统功耗过大，热量也会导致系统TR组件性能降低。龙伯透镜是一种球梯度折射率透镜，具有将沿任意方向入射的平面波聚焦于其表面一点，或使其表面馈源实现高定向性辐射的特性。将阵列天线单元置于龙伯透镜表面，可用于发射或接收来自各个方向的平面波束，且可以保证各个方向的波束具有相同的形状和增益，因此可用于实现大角度波束扫描。采用大直径的龙伯作为阵元，使得通道数大幅度变少，降低了TR组件的使用，极大降低成本。但是扫描覆盖范围有限。将原有的大球改小球，可以增大扫描角度，而且选择小球也会降低系统剖面，减小系统重量，这对车载动中通系统来说至关重要。由于采用小球实现，要达到同样的天线口径，需要的龙伯球个数就要求多，这将导致系统使用的TR组件通道数增加，大幅增加系统成本。同时整机设计采用机械扫描和电子扫描结合方式实现，机械负责水平方向的旋转(机扫)，俯仰向通过相控阵电子波束扫描(电扫)实现，实现相控阵扫描的核心子系统是微波TR组件。但是系统设计时水平方向采用电机旋转对准卫星，水平方向不需要相控阵电子波束扫描，如果每个球下面都放上TR组件，则会造成不必要的浪费。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种龙伯透镜阵列，实现低成本、低重量、低功耗的目的。本专利技术通过以下技术方案来解决上述技术问题：一种龙伯透镜阵列，包括多个龙伯透镜子阵，每个所述龙伯透镜子阵包括多个龙伯球和多合一馈源；所述多合一馈源与TR组件通信；所述多合一馈源包括辐射天线层基板、馈电网络层基板、多个辐射贴片，所述辐射天线层基板与馈电网络层基板粘合固定，多个辐射贴片固定在辐射天线层基板上，所述馈电网络基板上写有功分器馈电网络。优选的，所述多合一馈源为四合一馈源，四个辐射贴片，四个辐射贴片的接收信号通过馈电网络合成一路接收信号，或一路发射信号通过馈电网络分成4路经四个辐射贴片发射。优选的，所述龙伯球直径为120mm。本专利技术还提供一种龙伯透镜的Ku波段车载动中通低轮廓卫星天线，实现低剖面、大的俯仰角覆盖的目的；包括上述的龙伯透镜阵列、龙伯球支撑板、角度调节装置、天线上罩、天线罩底座、旋转托盘；天线罩与天线罩底座固定配合后形成容纳旋转托盘、角度调节装置、龙伯球支撑板、龙伯球的空腔；所述旋转托盘水平转动固定在天线罩底座上，角度调节装置固定在旋转托盘上，龙伯球支撑板固定在旋转托盘上；所述龙伯球支撑板上开设有多个卡孔，每个龙伯球放置在卡孔内固定；所述角度调节装置包括固定板、调节轨道组，所述多合一馈源固定在固定板上，固定板的两端通过滑块与调节轨道组配合，调节多合一馈源的俯仰角在0°-75°之间调节,且多合一馈源的多个馈电中心均指向相应的龙伯球球心。优选的，所述馈电中心距相应龙伯球球面的适配距离为15-30mm。优选的，所述馈电中心距相应龙伯球球面的适配距离为25mm。优选的，所述卡孔内圈设置有向卡孔中心延伸的多个卡爪，多个卡爪围成的圆形腔体直径小于龙伯球直径。优选的，所述调节轨道组包括两个分别固定在固定板两端的第一滑块和与第一滑块滑动配合的第一轨道；所述第一轨道包括水平板和竖直板，水平板与竖直板形成截面为L形的结构，水平板固定在旋转托盘上，竖直板上水平开设有滑道；所述第一滑块包括一端固定在固定板的端部，另一端穿过滑道的螺杆，和与螺杆穿出端配合的螺帽；通过螺帽拧紧，将竖直板限位在固定板端部和螺母之间；所述贴片中心点的运动轨迹为与龙伯球同心的弧线。优选的，在所述竖直板上设置有标尺。优选的，所述调节轨道组还包括至少一个第二轨道和与第二轨道数量对应的第二滑块，所述第二轨道固定在两个第一轨道之间，第二滑块固定在两个第一滑块之间；所述第二滑块固定在固定板的下表面，第二滑块上开设有滑槽；所述第二轨道固定在旋转托盘上，并设置有与滑槽滑动配合的滑键。本专利技术的优点在于：将微带功分器和馈源集成在一起，通过设计降低插损，同时设计走线长度一致，能够保证各个通道间的相位一致；如此设计，无需在每个球下面设置一个TR组件，可大幅度降低TR组件的使用数量，又能实现机械+相控阵电子扫描实现对准卫星；设计采用龙伯球直径120mm。使用该尺寸的龙伯球，单馈源的扫描角度就能达到+/-15度，相较于160mm龙伯球的+/-7度，覆盖范围提升一倍多。而且选择小球也会降低系统剖面，减小系统重量，这对车载动中通系统来说至关重要；本专利技术提供的卫星天线，为了进一步降低系统的剖面高度，将所有的龙伯球水平放置，旋转托盘和龙伯球支撑板均水平设置，这样减小系统的剖面的同时，也大幅度降低系统的复杂程度，利用大批量工业生产和组装；考虑更广泛的俯仰向角度的覆盖，在结构上做一个角度调节装置，同滑轨，实现多合一馈源的俯仰角调整，利用龙伯球的中心对称性质，可以实现覆盖角度的选择，相当于增加了俯仰向扫描角度的覆盖范围；结构上滑轨滑动过程中，要实现馈源到球心的距离不变，这样才能保证改变扫描角度时候增益不降低。虑在大扫描角度时候，龙伯球支撑板对龙伯球性能的影响，将支撑板固定龙伯球的固定块扩大，仿真表明在角度大于40度时候，增益有明显提高(2db以上)。附图说明图1为本专利技术实施例中龙伯透镜子阵的结构示意图；图2为本专利技术实施例1中四合一馈源的结构示意图；图3为本专利技术实施例1中四合一馈源具有辐射贴片一侧的结构示意图；图4为本专利技术实施例1中四合一馈源另一侧的馈电网络结构示意图；图5为本专利技术实施例1中四合一馈源功分器发射端口S参数图；图6为本专利技术实施例1中四合一馈源功分器发射端口S参数图；图7为本专利技术实施例1中四合一馈源整体S参数图；图8为本专利技术实施例1中仿真测试中的发射方向图；...

【技术保护点】
1.一种龙伯透镜阵列，其特征在于：包括多个龙伯透镜子阵，每个所述龙伯透镜子阵包括多个龙伯球和多合一馈源；所述多合一馈源与TR组件通信；所述多合一馈源包括辐射天线层基板、馈电网络层基板、多个辐射贴片，所述辐射天线层基板与馈电网络层基板粘合固定，多个辐射贴片固定在辐射天线层基板上，所述馈电网络基板上写有功分器馈电网络。/n

【技术特征摘要】
1.一种龙伯透镜阵列，其特征在于：包括多个龙伯透镜子阵，每个所述龙伯透镜子阵包括多个龙伯球和多合一馈源；所述多合一馈源与TR组件通信；所述多合一馈源包括辐射天线层基板、馈电网络层基板、多个辐射贴片，所述辐射天线层基板与馈电网络层基板粘合固定，多个辐射贴片固定在辐射天线层基板上，所述馈电网络基板上写有功分器馈电网络。


2.根据权利要求1所述的一种龙伯透镜阵列，其特征在于：所述多合一馈源为四合一馈源，四个辐射贴片，四个辐射贴片的接收信号通过馈电网络合成一路接收信号，或一路发射信号通过馈电网络分成4路经四个辐射贴片发射。


3.根据权利要求1或2所述的一种龙伯透镜的Ku波段车载动中通低轮廓卫星天线，其特征在于：所述龙伯球直径为120mm。


4.一种龙伯透镜的Ku波段车载动中通低轮廓卫星天线，其特征在于：包括权利要求1至3任一所述的龙伯透镜阵列、龙伯球支撑板、角度调节装置、天线上罩、天线罩底座、旋转托盘；
天线罩与天线罩底座固定配合后形成容纳旋转托盘、角度调节装置、龙伯球支撑板、龙伯球的空腔；所述旋转托盘水平转动固定在天线罩底座上，角度调节装置固定在旋转托盘上，龙伯球支撑板固定在旋转托盘上；
所述龙伯球支撑板上开设有多个卡孔，每个龙伯球放置在卡孔内固定；
所述角度调节装置包括固定板、调节轨道组，所述多合一馈源固定在固定板上，固定板的两端通过滑块与调节轨道组配合，调节多合一馈源的俯仰角在0°-75°之间调节,且多合一馈源的多个馈电中心均指向相应的龙伯球球心。


5.根据权利要求4所述的一种龙伯透镜的Ku波段车载动中通...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓庆勇，桂万如，季文涛，叶喜红，孙松林，王立，杨如意，刘培帅，黄金梅，仇恩驰，
申请(专利权)人：合肥若森智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34