移动卫星通信多子阵平板天线阵制造技术

本实用新型专利技术公开了一种移动卫星通信多子阵平板天线阵，包括多个平板天线子阵、天线转台和分别连接在各平板天线子阵的辐射单元与信号收发端口之间的多个馈线系统，多个平板天线子阵平行安装在天线转台上且多个平板天线子阵对准目标卫星的目标仰角均相同；馈线系统包括与信号收发端口相接的移相器以及接在平板天线子阵的辐射单元与移相器之间的多套延迟线；延迟线套数与对平板天线子阵的扫描范围进行均匀分区后的扫描分区个数相同。本实用新型专利技术结构简单、重量轻、高度低、成本低且安装布设方便，所采用的优化方法设计合理且实现方便，能有效解决了多子阵平板天线阵的天线方向图特性变差与副瓣电平抬升和天线的瞬时信号带宽变小两大实际问题。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种移动卫星通信用多子阵天线阵，尤其是涉及一种移动卫星通 信多子阵平板天线阵。
技术介绍
动中通卫星通信系统是指移动载体(例如汽车、火车、飞机、轮船等)在快速运行 过程中实现与目标卫星(静止或定点卫星，即同步轨道卫星)实时通信的系统。实际工作 中，因为目标卫星距地面的距离很远(约4万公里)，要实现卫星与地面载体间高码速率的 多媒体通信，就必须采用高增益天线。由于这种天线的波束宽度很窄，要保证载体在快速 移动过程中能够正常且不间断地与卫星通信，则必须使其天线波束始终准确地对准卫星。 移动卫星通信按其所采用的天线类型大体可分为两类反射面天线动中通和平板天线动中 通。目前，国内研制的动中通系统大多都是反射面天线动中通，其体积较大，天线高度较高， 不能完全满足车载环境下的使用，现如今天线的高度问题已经极大地限制了动中通卫星通 信系统的推广。相比之下，平板天线动中通由于其结构上的优势，可以在很低的天线高度情 况下保持较高的天线增益。多子阵技术是平板天线动中通降低天线高度的一种主要方法。由于多子阵平板天 线阵本身的离散口径，天线的性能受到了很大的影响，副瓣电平较高，同时由于分板后的孔 径渡越时间较长，使得天线的瞬时信号带宽较小。综上，平板天线动中通具有高度上的明显 优势，能够满足各种移动载体对其小型化和易安装的使用要求，与单个平板天线相比，多子 阵平板天线阵主要带来两个问题一个是天线方向图特性变差与副瓣电平抬升，另一个是 天线的瞬时信号带宽变小。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种移动 卫星通信多子阵平板天线阵，其结构简单、重量轻、高度低、成本低且安装布设方便，所采用 的优化方法设计合理且实现方便，能有效解决多子阵平板天线阵的天线方向图特性变差与 副瓣电平抬升和天线的瞬时信号带宽变小两大实际问题。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是一种移动卫星通信多子阵 平板天线阵包括多个平板天线子阵、供多个所述平板天线子阵安装的天线转台和分别连 接在各平板天线子阵的辐射单元与信号收发端口之间的多个馈线系统，多个所述平板天线 子阵平行安装在天线转台上且多个所述平板天线子阵对准目标卫星的目标仰角均相同；所 述馈线系统包括与所述信号收发端口相接的移相器以及接在平板天线子阵的辐射单元与 移相器之间的多套延迟线，所述平板天线子阵的数量为Q个且相邻两个平板天线子阵之间 的间距为φ，其中i = 1、2、3... Q-1，且Cli表示Q个平板天线子阵中第i个平板天线子阵与 第i+Ι个平板天线子阵之间的间距；所述延迟线的套数与对平板天线子阵的扫描范围进行 均勻分区后的扫描分区个数相同。上述移动卫星通信多子阵平板天线阵，其特征是所述天线转台包括支架和通过转轴安装在支架上的转盘，多个所述平板天线子阵均安装在转盘上。上述移动卫星通信多子阵平板天线阵，其特征是所述馈线系统还包括低噪声放 大器和接在移相器与所述信号接收端口之间的功率合并器，所述低噪声放大器接在平板天 线子阵的辐射单元与延迟线之间。上述移动卫星通信多子阵平板天线阵，其特征是所述平板天线子阵中包含工作 在不同频段上的多个天线单元。上述移动卫星通信多子阵平板天线阵，其特征是所述移相器与对其相移量进行 控制调整的激励器相接，所述激励器与由主控制器进行控制的波束控制器相接，且所述波 束控制器和所述激励器组成以电扫描方式对平板天线子阵的俯仰方向进行控制的俯仰控 制单元。上述移动卫星通信多子阵平板天线阵，其特征是安装在平板天线子阵上的方位 轴通过传动机构与由伺服控制器进行控制的方位电机相接，所述伺服控制器与主控制器相 接且由主控制器进行控制，所述方位电机与所述伺服控制器相接，且所述伺服控制器为以 机械扫描方式对平板天线子阵的方位方向进行控制的方位控制单元。上述移动卫星通信多子阵平板天线阵，其特征是多个所述平板天线子阵的俯仰 维上所包含天线单元的数量相同，每个平板天线子阵的俯仰维上的所有天线单元均为均勻 布设且多个所述平板天线子阵的俯仰维上的相邻两个天线单元的间距均相同。上述移动卫星通信多子阵平板天线阵，其特征是多个所述平板天线子阵的俯仰 角度均相同且均固定不变。上述移动卫星通信多子阵平板天线阵，其特征是还包括通过传动机构与安装在 平板天线子阵上的俯仰轴相接且由伺服控制器进行控制的俯仰电机，且所述俯仰电机与所 述伺服控制器相接，所述伺服控制器与主控制器相接且由主控制器进行控制。本技术与现有技术相比具有以下优点1、结构简单、体积小高度低、重量轻、造价较低且使用效果好，天线的馈线系统至 少包括移相器和延迟线。其中移相器用于调整各个子阵的移相值，实现多子阵天线的信号 合成；延迟线用于提高天线的瞬时信号带宽。2、安装布设方便，可方便安装于各种移动载体上。3、优化方法设计合理，实现方便，主要针对多子阵平板天线阵的天线方向图特性 变差与副瓣电平抬升和天线的瞬时信号带宽变小两大问题进行优化，通过采用优化算法对 多子阵平板天线阵的子阵间距进行优化设计，以降低天线的副瓣电平，提高天线性能；同时 通过在天线的馈线网络中加入多套延迟线，对天线的波束扫描范围进行分区，并相应采用 切换波束技术提高天线的瞬时信号带宽。优化后的多子阵平板天线阵中的子阵间距不是 一般的均勻间距，而是采用优化算法对多子阵平板天线阵的子阵间距进行优化设计。在进 行间距优化时，通过对子阵间距的最小值进行设定，达到防止子阵间相互遮挡的实际问题， 且在进行间距优化时，需考虑整个扫描范围内的天线方向图，综上，为改善天线的峰值旁瓣 电平(PSLL)，采用优化算法对天线的子阵间距进行优化；为了防止子阵间的相互遮挡，必 须对子阵间距的最小值进行设定；同时天线子阵的间距之和D影响多子阵平板天线阵的尺 寸，因此进行子阵间距优化需在子阵间距之和D固定的情况下，即必需满足口径约束。同时，为提高多子阵平板天线阵的瞬时信号带宽，需采用群延时相同的延迟器件， 采用多套延迟线可明显提高天线的瞬时信号带宽。为此，将天线的扫描范围进行分区，在每 一分区内采用一套延迟线，此称为切换波束技术。在分区方法上，可采用分区范围大小相同 的原理进行；而延迟线的长度选取可按波束在扫描范围内的指向偏差平均值达到最小的原 则进行选取。4、优化效果好且实用价值高，采用本技术对平板天线的子阵间距进行优化 后，天线的峰值旁瓣电平得到了有效降低，而天线方向图的改善也比采用辐相加权的方法 要好得多；同时通过对延迟线长度进行优化，有效提高了天线的瞬时信号带宽，因而本实用 新型能有效提高多子阵平板天线阵的天线性能。5、适用范围广，推广应用前景广泛。综上所述，本技术结构简单、重量轻、高度低、成本低且安装布设方便，所采用 的优化方法设计合理且实现方便，能有效解决多子阵平板天线阵的天线方向图特性变差与 副瓣电平抬升和天线的瞬时信号带宽变小两大实际问题。下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本技术的结构示意图。图2为本技术的工作原理图。附图标记说明1-平板天线子阵；2-天线转台；2-1-转盘；2-2-支架；2-3-转轴； 3_馈线系统；3-1-移相器； 3-2-延迟线；3-3-低噪声本文档来自技高网...

【技术保护点】
一移动卫星通信多子阵平板天线阵，其特征在于：包括多个平板天线子阵（１）、供多个所述平板天线子阵（１）安装的天线转台和分别连接在各平板天线子阵（１）的辐射单元与信号收发端口之间的多个馈线系统（３），多个所述平板天线子阵（１）平行安装在天线转台上且多个所述平板天线子阵（１）对准目标卫星的目标仰角均相同；所述馈线系统（３）包括与所述信号收发端口相接的移相器（３－１）以及接在平板天线子阵（１）的辐射单元与移相器（３－１）之间的多套延迟线（３－２），所述平板天线子阵（１）的数量为Ｑ个且相邻两个平板天线子阵（１）之间的间距为ｄｉ，其中ｉ＝１、２、３．．．Ｑ－１，且ｄｉ表示Ｑ个平板天线子阵（１）中第ｉ个平板天线子阵（１）与第ｉ＋１个平板天线子阵（１）之间的间距；所述延迟线（３－２）的套数与对平板天线子阵（１）的扫描范围进行均匀分区后的扫描分区个数相同。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林志强，贾维敏，姚敏立，赵建勋，伍宗伟，
申请(专利权)人：中国人民解放军第二炮兵工程学院，
类型：实用新型
国别省市：87[中国|西安]