[发明专利]移动卫星通信相控阵天线

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域中的一种移动卫星通信相控阵天线，特别适用于移动卫星通信系统中高性能卫星通信天线的制造。

背景技术

目前在移动卫星通信通信系统中使用的天线有以下几种结构形式，在性能上虽各有特点，但均存在某种不足。

1、反射面天线是目前卫星通信天线的主要形式，但是其结构体积大、重量重，不便于安装。由于反射面天线需要两维机械跟踪，在移动卫星通信使用条件下，其跟踪速度慢，很难保证跟踪性能。

2、低轮廓多组阵列天线采用多组阵列方法，实现低轮廓，各组阵列之间可以进行相位调整，但主要缺点有：天线效率低、电气性能差；跟踪速度慢；长时间丢失信号后，不能很快恢复；使用寿命短，可靠性差。

发明内容

本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种采用一维相控阵扫描天线的形式、非平面阵列形式结构构成的移动卫星通信相控阵天线，并且本发明还具有跟踪速度快、电气性能好、轮廓低、可靠性高等特点。

本发明的目的是这样实现的：本发明包括接收阵列1、发射阵列2、馈电网络3、接收射频组件4、发射射频组件5、伺服跟踪及波束控制系统6、天线座7，所述的接收阵列1或发射阵列2由M层的子阵列8构成，M层的子阵列8叠成排列安装，每层的子阵列8由N个天线单元9构成，其中M、N为自然数，N个天线单元9设置在每层的子阵列8的平板上，子阵列8的平板安装在馈电网络3上，天线单元9的馈电端口与馈电网络3的输入或输出端口连接，天线单元9进行信号的接收与发射，馈电网络3将天线单元9接收或发射的信号进行合路或分路；所述的馈电网络3分别与接收射频组件4、发射射频组件5连接，其将合路信号输入到接收射频组件4或接收发射射频组件5输出的分路信号；接收射频组件4、发射射频组件5分别通过电缆与接收或发射设备连接；接收射频组件4输出的跟踪信号与伺服跟踪及波束控制系统6连接，伺服跟踪及波束控制系统6输出的控制信号与接收射频组件4、发射射频组件5连接，由伺服跟踪及波束控制系统6进行跟踪控制；馈电网络3、接收射频组件4、发射射频组件5、伺服跟踪及波束控制系统6安装在天线座7上，天线座7固定在载体上，进行方位转动。

本发明接收阵列1或发射阵列2采用非平面阵列形式结构构成，接收阵列1或发射阵列2由M层的子阵列8构成，M层的子阵列8法向与水平面夹角为α，α根据俯仰面的波束扫描范围确定；每层的子阵列8由N个天线单元9构成，天线单元9为具有两个极化正交端口的双线极化单元。

本发明馈电网络3接收时由微带合路器10-1至10-P、低噪放电路11-1至11-P、合路器12组成，P为大于1的自然数，微带合路器10-1至10-P的输入端与天线单元9连接，其输出端分别串接低噪放电路11-1至11-P后与合路器12连接，合路器12输出端与接收射频组件4连接；所述的微带合路器10将天线单元9输入的信号进行合路后输入低噪放电路11，低噪放电路11将合路信号放大后输入至合路器12，合路器12将低噪放电路11输出信号合路后输出至接收射频组件4；所述的馈电网络3发射时由分路器构成，分路器输入端与发射射频组件5连接，分路器输出端与天线单元9连接，分路器将发射射频组件5输入的信号分路后输入至天线单元9。

本发明接收射频组件4由极化调整模块13-1至13-L、接收移相模块14-1至14-L、合路下变频模块15-1、15-2、跟踪网络16组成，L为大于1的自然数，所述的极化调整模块13的垂直极化分量输入端与水平极化分量输入端分别与馈电网络3连接，极化调整模块13-1至13-L的输出端分别串接接收移相模块14-1至14-L后与合路下变频模块15-1或15-2的输入端连接，合路下变频模块15-1或15-2的输出端与跟踪网络16输入端连接，跟踪网络16一路输出接收信号通过接收电缆与接收设备连接，另一路输出跟踪信号与伺服跟踪及波束控制系统6连接；所述的极化调整模块13将馈电网络3输入的垂直极化分量与水平极化分量根据伺服跟踪及波束控制系统6输出的控制信号进行调整，使接收阵列1进行自动极化调整，极化调整模块13调整后的信号输入接收移相模块14，接收移相模块14根据伺服跟踪及波束控制系统6输出的控制信号进行移相，将移相后的信号输入至合路下变频模块15-1或15-2，合路下变频模块15将接收移相模块14-1至14-L的输入信号进行合路及下变频后输入至跟踪网络16，跟踪网络16一路输出接收信号，另一路输出跟踪信号。