[发明专利]一种紧凑型星载多波束四馈源合成馈源阵列

说明书

一种紧凑型星载多波束四馈源合成馈源阵列，包括辐射喇叭层(1)、极化频率双工层(2)、收发合成网络层(3)；辐射喇叭层(1)包括多个喇叭，相邻的两行喇叭交错排列，且喇叭的排布采用四色复用方案；极化频率双工层(2)包括多个极化频率双工器，发射左旋圆极化端口与发射右旋圆极化端口成90°正交，接收左旋圆极化端口与接收右旋圆极化端口平行；收发网络层(3)包括发射功分网络和接收合路网络，发射功分网络包括左旋功分网络单元和右旋功分网络单元，左旋功分网络单元与发射左旋圆极化端口连接且连接处成90°正交，右旋功分网络与发射右旋圆极化端口连接且连接处成90°正交。

技术领域

本发明涉及一种紧凑型星载多波束四馈源合成馈源阵列，属于星载合成多波束天线领域。

背景技术

随着互联网应用的发展，我国对宽带卫星通信服务需求逐年增加，特别是云计算、物联网及5G等技术的应用，卫星系统容量需求将呈井喷式增长。经分析，我国各行业到2025年对卫星通信容量的需求已接近1.7Tbps，迫切需求开展基于1Tbps容量的超大容量宽带卫星通信技术研究，以满足迅速增长的国内需求。

天地一体化系统通信体制、支持海量终端的地面系统架构设计、天地一体跳波束技术、宽带灵活载荷星上数字透明处理、极窄波束高增益低旁瓣多波束天线等，皆是基于1Tbps的超大容量通信卫星系统。若要发展超大容量通信卫星系统，合成多波束天线是天线领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种紧凑型星载多波束四馈源合成馈源阵列，包含了馈源阵列方案设计、紧凑型收发合成网络设计两部分内容，其中馈源阵列方案包含了馈源排列、四色复用、与收发合成网络的接口设计，为了抑制合成网络层间发射电磁波的泄漏，单馈源发射左旋与右旋接口成正交结构；收发合成网络为了达到紧凑型设计目的，设计为不等幅功分器自补偿相位的方案，从结构上看，没有了传统网络的移相层，从功能上看，功分器自我补偿相位。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

本发明实施例提供一种紧凑型星载多波束四馈源合成馈源阵列，包括辐射喇叭层、极化频率双工层、收发网络层；

辐射喇叭层包括M行、每行N个单喇叭，相邻的两行喇叭交错排列，且喇叭的排布采用四色复用方案；其中M≥2且为偶数，N≥2；

极化频率双工层包括M行、每行N个极化频率双工器，每个极化频率双工器均为五端口器件，公共口与喇叭连接，发射左旋圆极化端口与发射右旋圆极化端口成90°正交，接收左旋圆极化端口与接收右旋圆极化端口平行；

收发网络层包括发射功分网络和接收合路网络，发射功分网络包括左旋功分网络和右旋功分网络，左旋功分网络和右旋功分网络均采用H面一分四功分器，左旋功分网络单元的四个支路与极化频率双工器的四个发射左旋圆极化端口连接，右旋功分网络单元的四个支路与极化频率双工器的四个发射右旋圆极化端口连接；接收合路网络包括左旋合路网络和右旋合路网络，左旋合路网络单元的四个支路与极化频率双工器的四个接收左旋圆极化端口连接，右旋合路网络单元的四个支路与极化频率双工器的四个接收右旋圆极化端口连接。

本发明一实施例中，H面一分四功分器中，四个输出端口的臂长不等，使得四个输出端口的相位相等。

本发明一实施例中，辐射喇叭层中相邻两行阵列馈源中紧贴的四个单馈源形成一个波束。

本发明一实施例中，喇叭采用光壁赋型结构。

本发明一实施例中，极化频率双工器的公共口为圆形，剩余四个端口为矩形。

本发明一实施例中，收发网络层采用收发网络分层排布，尺寸较小的接收合路网络位于第一层，更接近极化频率双工层，尺寸较大的发射功分网络位于第二层，更远离极化频率双工层。