[发明专利]一种新型的ADS-B、TCAS共用天线的方法

说明书

本发明公开了一种新型的ADS‑B、TCAS共用天线的方法，包括以下步骤：S1：基于应用场景进行天线结构进行建模分析；S2：对多天线集成的机载天线小型化轻量化设计；S3：对高质量无线信号接收进行设计；解决了无法使天线种类得到有效减少，无法降低天线重量，无法达到降低天线对飞机的飞控以及其他机载设备影响的问题。

技术领域

本发明涉及领域，特别是一种新型的ADS-B、TCAS共用天线的方法。

背景技术

目前，国内对机载低轮廓动中通天线的研究取得了长足进展，一些新颖、高性能的产品也得以推广。模仿TracStar公司IMVS450M型天线研制了一款柱面动中通天线，高度为30cm，重量为75kg，等效口径为0.45m，采用INS惯导模块、GPS和AGC电平进行跟踪。2010年至今，国内形成了多种等效口径的卫星通信平板阵列系列化产品，拥有多项自主知识产权。其中，Ku频段平板动中通天线CM60，实现天馈一体化设计，收发增益≥36dB，G/T值≥13dB/K，采用二维机扫，方位0°～360°无限位，俯仰扫描0°～90°。双线极化，电子自动极化调整技术，交叉极化≥30dB，其综合指标在国内属于领先地位。

此外，机载波导平板阵列天线在各个平台上得到了广泛应用。

Ku频段动中通天线为多组片双极化波导缝隙阵，片间采用相位补偿，电子极化调整，二维机扫，增益为接收36.4dB，发射37.7dB，G/T值为14dB/K，重量为50kg，功耗为450W。

从目前机载天线的国内发展现状来看，机载天线大多拥有较大的尺寸，较大的重量以及较高的成本，难以应用于通航管控当中应用及推广。

机载天线是飞机结构体的一部分，由于机载平台空间非常有限，通航飞行器机体对天线产生较强影响，其工作环境明显不同于地面平台和舰船平台，所以天线结构需要考虑到通航管控中的具体应用环境。从结构角度考虑，天线的重量、高度、外形、安装位置，结构强度直接影响飞机的安全性能和操稳特性；从电性能角度考虑，由于天线直接安装于机体蒙皮，而机体的表面形状、尺寸、安装位置、搭接状况都会对天线的性能产生影响。因此，机载天线设计的前提是其物理性能和电气性能必须能够适应载机环境，且对载机的影响可控制在允许的范围之内。作为不可替代的能量转换工具，从天线自身特性出发，通航机载天线应满足如下特征和要求：在工作频带范围内，输入阻抗保持一致，这样可以有效降低传输信号的失真；天线的相位中心在整个工作频带内保持大致不变，避免时域信号产生严重畸变；在满足指标的条件下，在整个工作频带内，方向图具有稳定性；较高的辐射效率，例如减小反射信号，主射方向上辐射信号尽可能大；高功率应用中，要尽可能提高天线的功率容量，避免由于击穿引起的天线无法正常工作。目前国内通用航空无线电保障遇到诸多困难。

机载卫星通讯天线尺寸较大，可以实现高质量接收的卫星通讯的机载天线大多具有较大的尺寸、体积以及成本。然而由于通航管控的客体特点的限制，传统的大尺寸天线很难安装到小型的通航飞行器上；过重的天线影响飞行器的飞行性能；过高的成本使得目前大部分成熟的高性能天线很难应用于通航管控中。

从机身与多天线间融合的角度出发，由于飞机机体具有复杂的表面形状，天线安装到飞机上后其方向图与在标准接地平面上的方向图相比将产生很大的变化。圆柱体机身产生的爬行波，以及飞机结构产生的遮挡、反射、绕射都会影响天线远场方向图。这些因素在天线设计中密切相关，通常要综合考虑，进行折衷选择，以换取最佳的天线性能。飞机上存在多副天线，天线之间的相互影响需要慎重考虑。在机载天线设计时应考虑到天线相互间的影响，根据飞行器本身结构来确定天线的数量和布置，确保天线的电磁兼容。此外当前的保障设备无线电信号所能覆盖的范围具有一定的限制，而且在传统通信系统设计中，低空区域覆盖的问题并没有充分的考虑进去。地理位置及其环境的改变对无线电波的传输存在不同的影响，低空区域内的电磁环境要更加复杂，而且它受军民用地面通信系统的影响很大，主要体现在多径衰落、电磁干扰等方面，信道条件差异较大。此外通航设备航迹具有不固定随机性强的特性，由于自身运动导致的多普勒频移现象更为复杂。

发明内容