[发明专利]一种星载立体型ADS-B多波束阵列天线设计方法

说明书

本发明公开了一种星载立体型ADS‑B多波束阵列天线设计方法，其特征在于，首先确定干扰环境下ADS‑B接收机成功检测1条ADS‑B信号的概率p_r，进而求得ADS‑B监视数据更新间隔T_UI内ADS‑B信号成功检测的概率P_T。再根据ADS‑B接收机的监视容量/性能、天线波束增益的需求，确定ADS‑B天线的波束宽度；根据ADS‑B天线的波束宽度与空域覆盖范围，确定天线波束的数量及空域覆盖规划，最后根据ADS‑B天线波束数量N及空域覆盖规划，设计塔状凸台ADS‑B天线构型。

技术领域

本发明属于天线领域，具体涉及一种星载立体型ADS-B多波束阵列天线设计方法。

背景技术

星载飞机广播式自动相关监视(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast，ADS-B)系统的发展，为解决陆基ADS-B信号监视距离受限，地面监视网络无法实现大范围远距离接收的问题提供了可行途径，能提升现有航运管制系统的监管能力。

为适应小卫星平台的发展要求，有效载荷轻小型化成为星载ADS-B系统的重要发展趋势，且系统大范围监视覆盖需求对星载ADS-B天线性能提出较高要求。然而传统的孔径增大设计方法不仅会造成天线尺寸过大的问题，而且会间接增加了覆盖波束的数量，导致系统成本的显著提升。因此星载ADS-B天线设计不仅要求符合尺寸和成本约束，且需要进行多波束方向图赋形和波束覆盖优化，从而满足大幅宽高增益覆盖要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种星载立体型ADS-B多波束阵列天线设计方法，采用了三维共形阵列设计思路，能同时形成多个波束，满足大幅宽高增益的星载ADS-B监视需求；通过多波束分区覆盖优化方法，以提高监视容量为目标设计单个波束的覆盖角度，综合考虑波束边缘和交叠区增益要求，选择最小的波束数量实现有用空域的宽高增益覆盖，有效降低了天线整体尺寸，实现了整体覆盖性能的最优，为星载ADS-B天线提供有用空域的覆盖接收能力。

实现本发明的技术解决方案为：一种星载立体型ADS-B多波束阵列天线设计方法，步骤如下：

步骤1、确定干扰环境下ADS-B接收机成功检测1条ADS-B信号的概率p_r，进而求得ADS-B监视数据更新间隔T_UI内ADS-B信号成功检测的概率P_T，转入步骤2。

步骤2、根据ADS-B接收机的监视容量/性能、天线波束增益的需求，确定ADS-B天线的波束宽度；根据ADS-B天线的波束宽度与空域覆盖范围，确定天线波束的数量及空域覆盖规划，转入步骤3。

步骤3、根据ADS-B天线波束数量N及空域覆盖规划，设计塔状凸台ADS-B天线构型。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)通过天线单元的波束宽度、增益设计，满足在A/C干扰、S模式和1090ES干扰条件下天线的检测性能与波束边缘增益的要求。

(2)通过多波束分区覆盖优化技术，完成有用空域内多波束分区覆盖空域规划设计，实现以最小波束数量完成有用空域的全覆盖，且避免波束及处理通道数量增多导致成本提升与口径增大的问题，兼顾整体覆盖性能的最优与载荷轻小型化设计要求。

附图说明

图1为干扰条件下不同波束宽度检测概率的对比图。

图2为不同波束覆盖俯仰角下检测概率对比图。

图3为7个波束分区覆盖等高线图。

图4为天线总体结构图。

具体实施方式