專利名稱：動中通平板天線電子變極化系統(tǒng)及電子變極化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于移動衛(wèi)星通信中的平板天線變極化技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種動中通 平板天線電子變極化系統(tǒng)及電子變極化方法。
背景技術(shù)：
動中通是“移動中的衛(wèi)星通信系統(tǒng)”的簡稱，通過動中通系統(tǒng)，車輛、輪船、飛機等 移動載體在運動過程中可實時跟蹤衛(wèi)星等平臺，不間斷地傳遞語音、數(shù)據(jù)、圖像等多媒體信 息，可滿足各種軍民用應(yīng)急通信和移動條件下的多媒體通信的需要動中通系統(tǒng)很好地實現(xiàn) 了各種車輛、輪船、飛機等移動載體在運動中通過地球同步衛(wèi)星，實時不斷地傳遞語音、數(shù) 據(jù)、圖像、高清晰的動態(tài)視頻圖像等多媒體信息，是通信領(lǐng)域的一次重大的突破，在軍民兩 個領(lǐng)域都有極為廣闊的發(fā)展前景。綜上，動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)是指移動載體(例如汽車、火 車、飛機、輪船等)在快速運行過程中實現(xiàn)與目標(biāo)衛(wèi)星(靜止或定點衛(wèi)星，即同步軌道衛(wèi)星) 實時通信的系統(tǒng)。實際工作中，因為目標(biāo)衛(wèi)星距地面的距離很遠(yuǎn)(約4萬公里)，要實現(xiàn)衛(wèi) 星與地面載體間高碼速率的多媒體通信，就必須采用高增益天線。由于這種天線的波束寬 度很窄，要保證載體在快速移動過程中能夠正常且不間斷地與衛(wèi)星通信，則必須使其天線 波束始終準(zhǔn)確地對準(zhǔn)衛(wèi)星。Ku頻段衛(wèi)星系統(tǒng)采用線極化方式，因而載體行進(jìn)過程中，姿態(tài)和地理位置的持續(xù) 變化會導(dǎo)致波束的滾動問題，如果只在指向上對準(zhǔn)衛(wèi)星，接收衛(wèi)星信號時會存在極化失配 問題，造成增益損失，嚴(yán)重極化失配時發(fā)射信號會給衛(wèi)星的其它用戶帶來較強的極化干擾， 影響衛(wèi)星正常工作。動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)的天線一般分為反射面天線和平板天線兩種。通 過一個反射面天線和一個電動變極化饋源就可以實現(xiàn)異頻雙極化和變極化功能，這一技術(shù) 已經(jīng)成熟，但其在高度、機械特性等方面還不能滿足大部分應(yīng)用場合的要求。對于平板天線 構(gòu)成的低輪廓動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)，由于極化軸固定連接在天線孔徑上，因而通過旋轉(zhuǎn)天 線來調(diào)整極化顯然起不到降低高度的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡 單、體積小、接線方便且使用操作簡便、極化匹配效果好的動中通平板天線電子變極化系 統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種動中通平板天線電子變極 化系統(tǒng)，其特征在于包括對承載Ku頻段雙極化平板天線的移動載體的姿態(tài)與位置信息進(jìn) 行實時檢測的狀態(tài)信息檢測單元、根據(jù)狀態(tài)信息檢測單元所檢測信息計算得出所述移動載 體在靜態(tài)及動態(tài)條件下的極化角的主控制器、對Ku頻段雙極化平板天線所收發(fā)信號的相 位與幅度進(jìn)行調(diào)整以實現(xiàn)實時對Ku頻段雙極化平板天線進(jìn)行極化匹配的電子變極化單元 和根據(jù)主控制器的計算結(jié)果相應(yīng)推算出需對Ku頻段雙極化平板天線所收發(fā)信號的相位或 者相位與幅度進(jìn)行調(diào)整的調(diào)整量并根據(jù)所計算出來的調(diào)整量相應(yīng)對電子變極化單元進(jìn)行控制的輔控制器，所述狀態(tài)信息檢測單元與主控制器相接，主控制器與輔控制器相接，輔控 制器與電子變極化單元相接，且電子變極化單元分別與Ku頻段雙極化平板天線的水平極 化端口和垂直極化端口相接；所述電子變極化單元為雙通道變極化系統(tǒng)或單通道變極化系 統(tǒng)，所述狀態(tài)信息檢測單元包括位置檢測單元和姿態(tài)檢測單元且所述位置檢測單元和姿態(tài) 檢測單元均與主控制器相接，所述電子變極化單元通過上變頻器或下變頻器與通訊設(shè)備相 接。上述動中通平板天線電子變極化系統(tǒng)，其特征是所述Ku頻段雙極化平板天線包 括雙極化接收天線和雙極化發(fā)射天線，所述電子變極化單元包括與雙極化接收天線的垂直 極化與水平極化端口相接的電子變極化單元一和與雙極化發(fā)射天線的垂直極化與水平極 化端口相接的電子變極化單元二，所述電子變極化單元一和電子變極化單元二均與輔控制 器相接；所述電子變極化單元一和電子變極化單元二分別通過下變頻器和上變頻器與通訊 設(shè)備相接。上述動中通平板天線電子變極化系統(tǒng)，其特征是所述輔控制器為單片機 MSP430。上述動中通平板天線電子變極化系統(tǒng)，其特征是所述位置檢測單元為GPS定位 系統(tǒng)，所述姿態(tài)檢測單元為慣性姿態(tài)測量系統(tǒng)。上述動中通平板天線電子變極化系統(tǒng)，其特征是所述單片機MSP430與主控制器 之間通過SPI接口進(jìn)行連接。同時，本發(fā)明還提供了一種步驟簡單、控制簡便、可實現(xiàn)快速極化調(diào)整且適用面廣 的動中通平板天線電子變極化方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、移動載體狀態(tài)信息實時檢測與同步傳送所述位置檢測單元對所述移動 載體當(dāng)前所處位置的經(jīng)緯度進(jìn)行實時檢測并將檢測結(jié)果同步傳送至主控制器；同時，所述 姿態(tài)檢測單元對所述移動載體的相關(guān)姿態(tài)參數(shù)進(jìn)行實時檢測并將檢測結(jié)果同步傳送至主 控制器；步驟二、靜態(tài)及動態(tài)條件下的極化角計算首先，主控制器根據(jù)公式
代計算得出所述移動載體在靜態(tài)條件下的極化角θ S即靜態(tài)極化角，式中 tany
Δ識為地面接收站所在地經(jīng)度與星下點經(jīng)度之差即步驟一所測得所述移動載體當(dāng)前所處位 置的經(jīng)度與Ku頻段雙極化平板天線所跟蹤目標(biāo)衛(wèi)星的星下點經(jīng)度之差，γ為地面接收站 所在地的緯度即步驟一所測得所述移動載體當(dāng)前所處位置的緯度；其次，主控制器根據(jù)公式
丄,sinacosj3cosAy +sinyffsinA,、 …Od = arctan(--η ■ ^ ■ ^ ο \ ^ ^ -^―計算得出 Ku 頻
smacospsinAzsinEz-sinpcosAzsiriEz+cosacospcosEz
段雙極化平板天線的天線極化面相對于地面接收站當(dāng)?shù)厮矫娴牟ㄊ鴿L動角θ d，式中，
,,sin a sin β cos E cos(^4 -φ) + cos a cos E sin(J -φ)- sin a cos β sin E.A, = arctgi----———---^---)，
‘cos β cos E cos(^4 -φ) + sin β sin EEz = arcsin(sin α cosEsin(Α-Φ)-cos α cosEsinβ cos(Α-Φ)+cos α cos β sin E)，α、β和Φ分別為步驟一中所述姿態(tài)檢測單元所測得所述移動載體的橫滾角、縱搖角 和航向角；
之后，主控制器根據(jù)公式θ = θ s+θ d計算得出所述移動載體在動態(tài)條件下的極 化角θ即動態(tài)極化角，且主控制器同步將計算出來的動態(tài)極化角θ傳送至輔控制器；步驟三、電子變極化單元工作參數(shù)的實時調(diào)整量確定及同步調(diào)整輔控制器根據(jù) 動態(tài)極化角θ且經(jīng)內(nèi)部處理運算實時確定當(dāng)前狀態(tài)下為實現(xiàn)Ku頻段雙極化平板天線的極 化匹配，需對Ku頻段雙極化平板天線所收發(fā)信號的相位與幅度進(jìn)行調(diào)整的調(diào)整量；再根據(jù) 計算得出的相位與幅度調(diào)整量，且經(jīng)內(nèi)部處理運算換算得出電子變極化單元工作參數(shù)的實 時調(diào)整量并相應(yīng)對電子變極化單元的工作參數(shù)進(jìn)行同步調(diào)整；所述電子變極化單元為雙通 道變極化系統(tǒng)或單通道變極化系統(tǒng)；步驟四、對天線收發(fā)信號對應(yīng)進(jìn)行同步調(diào)整并實現(xiàn)極化匹配通過步驟三中工作 參數(shù)調(diào)整后的電子變極化單元對Ku頻段雙極化平板天線所收發(fā)信號的相位或者相位與幅 度進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，使得Ku頻段雙極化平板天線所收發(fā)信號的調(diào)整情況與所述移動載體的 當(dāng)前位置和姿態(tài)改變情況相抵消，從而實現(xiàn)所述移動載體移動過程中Ku頻段雙極化平板 天線的準(zhǔn)確及快速極化匹配。上述動中通平板天線電子變極化方法，其特征是步驟三中所述單通道變極化系 統(tǒng)包括單通道變極化接收系統(tǒng)和單通道變極化發(fā)射系統(tǒng)；其中，所述單通道變極化接收系統(tǒng)包括分別與Ku頻段雙極化平板天線的水平極 化端口和垂直極化端口相接的可變移相器一和可變移相器二、分別與可變移相器一和可變 移相器二相接的衰減器一和衰減器二以及對衰減器一和衰減器二所輸出信號進(jìn)行合并的 信號合并器，所述衰減器一和衰減器二分別與信號合并器的兩個輸入端相接，所述信號合 并器的信號輸出端與下變頻器的信號輸入端相接，所述衰減器一、衰減器二、可變移相器一 和可變移相器二均與輔控制器相接且均由輔控制器進(jìn)行控制；所述單通道變極化發(fā)射系統(tǒng)包括與通訊設(shè)備的信號輸出端相接的功分器一、分別 與功分器一的兩個輸出端相接的可變移相器三和可變移相器四以及分別與可變移相器三 和可變移相器四的輸出端相接的衰減器三和衰減器四，所述衰減器三和衰減器四的輸出端 分別與Ku頻段雙極化平板天線的水平極化端口和垂直極化端口相接，所述可變移相器三、 可變移相器四、衰減器三和衰減器四均與輔控制器相接且均由輔控制器進(jìn)行控制；相應(yīng)地，步驟四中所述的對天線收發(fā)信號進(jìn)行同步調(diào)整并實現(xiàn)極化匹配過程中， 分別通過所述單通道變極化接收系統(tǒng)和所述單通道變極化發(fā)射系統(tǒng)對Ku頻段雙極化平板 天線所接收與發(fā)射的信號進(jìn)行控制調(diào)整；且通過所述單通道變極化接收系統(tǒng)對Ku頻段雙 極化平板天線所接收的信號進(jìn)行控制調(diào)整時，其控制調(diào)整過程如下40111、幅相調(diào)整Ku頻段雙極化平板天線的水平極化端口和垂直極化端口所接 收的兩路信號，分別經(jīng)可變移相器一和衰減器一與可變移相器二和衰減器二進(jìn)行幅相調(diào)整 后，均送至信號合并器；40112、信號合并及單路輸出通過信號合并器對衰減器一和衰減器二所輸出的兩 路信號進(jìn)行合并，且通過輔控制器對衰減器一、衰減器二、可變移相器一和可變移相器二的 工作參數(shù)控制調(diào)整，使得信號合并器單獨輸出一路垂直極化信號或一路水平極化信號；信 號合并器所輸出的一路極化信號經(jīng)下變頻器轉(zhuǎn)變?yōu)橹蓄l信號后傳送至通訊設(shè)備；相應(yīng)地，通過所述單通道變極化發(fā)射系統(tǒng)對Ku頻段雙極化平板天線所發(fā)射的信 號進(jìn)行控制調(diào)整時，其控制調(diào)整過程如下
40121、信號分離通訊設(shè)備所輸出的一路信號經(jīng)上變頻器轉(zhuǎn)變?yōu)橐宦飞漕l信號后 送至功分器一，再通過功分器一將轉(zhuǎn)變后的一路射頻信號分成兩路信號；40122、幅相調(diào)整及雙路輸出通過功分器一分離出的兩路信號分別經(jīng)可變移相器 三和衰減器三與可變移相器四和衰減器四進(jìn)行幅相調(diào)整后，相應(yīng)分別饋入Ku頻段雙極化 平板天線的水平極化端口和垂直極化端口 ；且本步驟中進(jìn)行幅相調(diào)整過程中，通過輔控制 器對可變移相器三、可變移相器四、衰減器三和衰減器四的工作參數(shù)進(jìn)行控制調(diào)整。上述動中通平板天線電子變極化方法，其特征是所述單通道變極化接收系統(tǒng)還 包括放大器一和放大器二，所述Ku頻段雙極化平板天線的水平極化端口和垂直極化端口 與可變移相器一和可變移相器二之間分別接有低噪聲放大器一和低噪聲放大器二，所述放 大器一和放大器二分別接在衰減器一和衰減器二與信號合并器之間；且放大器一和放大器 二分別用來補償信號在所述單通道變極化接收系統(tǒng)上傳輸過程中的損耗；所述衰減器三和衰減器四與Ku頻段雙極化平板天線的水平極化端口和垂直極化 端口之間分別接有功率放大器一和功率放大器二。上述動中通平板天線電子變極化方法，其特征是步驟三中所述的雙通道變極化 系統(tǒng)包括雙通道變極化接收系統(tǒng)和雙通道變極化發(fā)射系統(tǒng)；所述雙通道變極化接收系統(tǒng)包括3dB電橋一、分別與3dB電橋一的兩個輸出端相 接的可變移相器五和可變移相器六以及兩個輸入端分別與可變移相器五和可變移相器六 相接的3dB電橋二，所述3dB電橋一的兩個輸入端分別與Ku頻段雙極化平板天線的水平極 化端口和垂直極化端口相接，3dB電橋二的兩個輸出端均與下變頻器的信號輸入端相接，所 述可變移相器五和可變移相器六均與輔控制器相接且均由輔控制器進(jìn)行控制；所述雙通道變極化發(fā)射系統(tǒng)包括分別與通訊設(shè)備的信號輸出端相接的功分器二 或3dB電橋三、分別與功分器二或3dB電橋三的兩個輸出端相接的可變移相器七和可變移 相器八以及分別與可變移相器七和可變移相器八的輸出端相接的3dB電橋四，所述3dB電 橋四的兩個輸出端分別與Ku頻段雙極化平板天線的水平極化端口和垂直極化端口相接， 所述可變移相器七和可變移相器八均與輔控制器相接且均由輔控制器進(jìn)行控制；相應(yīng)地，步驟四中所述的對天線收發(fā)信號對應(yīng)進(jìn)行同步調(diào)整并實現(xiàn)極化匹配過程 中，分別通過所述雙通道變極化接收系統(tǒng)和所述雙通道變極化發(fā)射系統(tǒng)對Ku頻段雙極化 平板天線所接收與發(fā)射的信號進(jìn)行控制調(diào)整；且通過所述雙通道變極化接收系統(tǒng)對Ku頻 段雙極化平板天線所接收的信號進(jìn)行控制調(diào)整時，其控制調(diào)整過程如下40211、信號正交混合及相位調(diào)整Ku頻段雙極化平板天線的水平極化端口和垂 直極化端口所接收的兩路信號，先通過3dB電橋一進(jìn)行正交混合；所述3dB電橋一輸出的兩 路正交信號再分別經(jīng)可變移相器五和可變移相器六進(jìn)行相位調(diào)整后，均送至3dB電橋二 ；40212、信號正交混合及雙路輸出通過3dB電橋二對經(jīng)可變移相器五和可變移相 器六所輸出的兩路信號進(jìn)行正交混合并形成兩路線極化信號，且3dB電橋二所輸出的兩路 線極化信號經(jīng)下變頻器轉(zhuǎn)變?yōu)橹蓄l信號后傳送至通訊設(shè)備；步驟40211中進(jìn)行相位調(diào)整 時，通過輔控制器對可變移相器五和可變移相器六進(jìn)行控制，此時3dB電橋二的兩個輸出 端相應(yīng)分別單獨輸出一路水平極化信號與一路垂直極化信號；相應(yīng)地，通過所述雙通道變極化發(fā)射系統(tǒng)對Ku頻段雙極化平板天線所發(fā)射的信 號進(jìn)行控制調(diào)整時，其控制調(diào)整過程如下
40221、信號分離通訊設(shè)備所輸出的一路信號經(jīng)上變頻器轉(zhuǎn)變?yōu)橐宦飞漕l信號后 送至功分器二或3dB電橋三，再通過功分器二或3dB電橋三將轉(zhuǎn)變后的一路射頻信號分成 兩路信號；40222、相位調(diào)整及雙路輸出通過功分器二或3dB電橋三分成的兩路信號分別經(jīng) 可變移相器七和可變移相器八進(jìn)行相位調(diào)整后，相應(yīng)分別送入3dB電橋四的兩個輸入端， 再通過3dB電橋四對可變移相器七和可變移相器八所輸出的兩路信號進(jìn)行正交混合并形 成兩路線極化信號，并將3dB電橋四所輸出的兩路線極化信號分別饋入Ku頻段雙極化平板 天線的水平極化端口和垂直極化端口 ；且本步驟中進(jìn)行相位調(diào)整時，通過輔控制器對可變 移相器七和可變移相器八進(jìn)行控制，此時3dB電橋二的兩個輸出端相應(yīng)分別單獨輸出一路 水平極化信號與一路垂直極化信號。上述動中通平板天線電子變極化方法，其特征是所述雙通道變極化接收系統(tǒng)還 包括放大器三、放大器四、低噪聲放大器三和低噪聲放大器四，所述放大器三和放大器四分 別接在3dB電橋一的兩個輸出端與可變移相器五和可變移相器六之間，所述低噪聲放大器 三和低噪聲放大器四分別接在Ku頻段雙極化平板天線的水平極化端口和垂直極化端口與 3dB電橋一的兩個輸入端之間；且步驟40211中，通過放大器三和放大器四對信號傳輸過程 中的損耗進(jìn)行相應(yīng)補償；所述雙通道變極化發(fā)射系統(tǒng)還包括放大器五和放大器六，所述放大器五和放大器 六分別接在可變移相器七和可變移相器八與3dB電橋四的兩個輸入端之間，且3dB電橋四 與Ku頻段雙極化平板天線的水平極化端口和垂直極化端口之間分別接有功率放大器三和 功率放大器四；且步驟40222中，通過放大器五和放大器六對信號傳輸過程中的損耗進(jìn)行 相應(yīng)補償。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點1、整個電子變極化系統(tǒng)設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單、體積小且接線方便。2、變極化方法步驟簡單，首先在確定移動載體運動過程中的動態(tài)極化角的基礎(chǔ) 上，根據(jù)所確定的動態(tài)極化角確定電子變極化單元需要的調(diào)整量，再將所確定電子變極化 單元需要的調(diào)整量加到雙極化天線所收發(fā)信號上，也就是說通過由微波元件組成的電子變 極化單元實現(xiàn)移動載體運動過程中的極化匹配，該電子變極化單元可以接收或發(fā)射垂直和 水平極化的信號。具體而言，在雙極化平板天線的基礎(chǔ)上，根據(jù)狀態(tài)信息檢測單元所實時 所檢測到的信息確定移動載體動態(tài)下的極化角，并根據(jù)所計算出來的動態(tài)極化角計算電子 變極化單元中的權(quán)值(即確定出需對所收發(fā)信號的相位或者相位與幅度進(jìn)行調(diào)整的調(diào)整 量)，隨后再根據(jù)權(quán)值大小對各個極化通道進(jìn)行移相和幅度加權(quán)，從而實現(xiàn)了動中通系統(tǒng)任 意變極化收發(fā)的目標(biāo)。3、使用效果好，工作性能穩(wěn)定且適用面寬，極化控制方法簡單，且可實現(xiàn)快速極化 調(diào)整，滿足低輪廓天線系統(tǒng)的設(shè)計要求，適用于車載、機載等移動載體衛(wèi)星通信中極化對準(zhǔn) 應(yīng)用，有效解決了由平板天線構(gòu)成的低輪廓動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)因極化軸固定連接在天線 孔徑上而造成的通過旋轉(zhuǎn)天線來調(diào)整極化起不到降低高度作用的實際問題。4、移動載體動態(tài)下的極化角(即動態(tài)極化角θ )計算方便，移動載體的動態(tài)極化 角θ為其靜態(tài)極化角θs和波束滾動角θd的線性疊加。5、變極化方式靈活且操作簡便，按電子變極化單元輸出極化信號的路數(shù)，可以分為單通道與雙通道電子變極化方式，其中單通道比雙通道電子變極化控制更為簡單，使用 的微波器件更少，但單通道變極化只能有選擇性地輸出一路極化信號，而雙通道變極化可 以同時輸出正交的兩路極化信號，并且雙通道變極化方式主要利用移相器和3dB電橋來進(jìn) 行極化調(diào)整，而單通道變極化方式主要利用移相器、衰減器和功分器來進(jìn)行極化調(diào)整。具體 而言，單通道變極化過程包括下列步驟利用GPS定位系統(tǒng)確定移動載體當(dāng)前的經(jīng)緯度信 息，根據(jù)目標(biāo)衛(wèi)星與接收站(即移動載體)間的經(jīng)度差及接收站緯度確定靜態(tài)極化角；之 后，利用慣性姿態(tài)測量系統(tǒng)提供的移動載體姿態(tài)信息，由主控制器實時計算波束滾動角，并 相應(yīng)推算出當(dāng)前的動態(tài)極化角；隨后，根據(jù)主控制器提供的動態(tài)極化角，由輔控制器相應(yīng)對 電子變極化單元中可變移相器和衰減器實施相應(yīng)幅相控制，雙極化平板天線接收信號時， 信號經(jīng)過雙極化平板天線接收并經(jīng)低噪放(LNA)放大后分成兩個通道，分別經(jīng)可變移相器 和衰減器進(jìn)行控制來有選擇地輸出垂直或水平極化衛(wèi)星信號，且所輸出信號經(jīng)下變頻器變 成中頻后傳給接收機接收；雙極化平板天線發(fā)射信號時，通信設(shè)備輸出的中頻信號經(jīng)過上 變頻器變成射頻信號，經(jīng)過功分器分成兩路信號，再分別通過各自的移相器和衰減器進(jìn)行 幅相調(diào)整后，傳給雙極化天線，使得在遠(yuǎn)場合成接收系統(tǒng)特定的極化波。而雙通道變極化過 程包括下列步驟利用GPS定位系統(tǒng)確定移動載體當(dāng)前的經(jīng)緯度信息，根據(jù)目標(biāo)衛(wèi)星與接 收站(即移動載體)間的經(jīng)度差及接收站緯度確定靜態(tài)極化角；之后，利用慣性姿態(tài)測量系 統(tǒng)提供的移動載體姿態(tài)信息，由主控制器實時計算波束滾動角，并相應(yīng)推算出當(dāng)前的動態(tài) 極化角；隨后，根據(jù)主控制器提供的動態(tài)極化角，由輔控制器相應(yīng)計算出電子變極化單元中 兩個可變移相器需要調(diào)整的相移，并傳給譯碼電路相應(yīng)對兩個可變移相器實施相移雙極 化平板天線接收信號時，信號經(jīng)過雙極化平板天線接收并經(jīng)過低噪放(LNA)放大后，再依 次經(jīng)過3dB電橋和移相器相移進(jìn)行極化抵消，并相應(yīng)輸出兩路正交的極化信號且所輸出極 化信號經(jīng)下變頻器變成中頻后傳給接收機接收；雙極化平板天線發(fā)射信號時，通信設(shè)備輸 出的中頻信號經(jīng)過上變頻器變成射頻信號，再經(jīng)3dB電橋分成兩路信號后分別通過各自的 移相器進(jìn)行移相，之后由3dB電橋?qū)⑿盘杺鹘o雙極化發(fā)射天線，使得在遠(yuǎn)場合成接收系統(tǒng) 特定的極化波。綜上所述，本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、體積小且極化控制方法簡單、可實現(xiàn)快速極化調(diào) 整，能滿足低輪廓天線系統(tǒng)的設(shè)計要求，能有效適用于車載、機載、飛機等移動載體衛(wèi)星通 信中的極化對準(zhǔn)，能有效解決平板天線的變極化問題。下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明動中通平板天線電子變極化系統(tǒng)的工作原理示意圖。圖2為本發(fā)明動中通平板天線電子變極化系統(tǒng)的電路原理框圖。圖3為本發(fā)明動中通平板天線電子變極化方法的流程框圖。圖4為目標(biāo)衛(wèi)星下行信號在雙極化天線上的極化分量分解示意圖。圖5為本發(fā)明單通道變極化接收系統(tǒng)的工作原理圖。圖6為本發(fā)明單通道變極化發(fā)射系統(tǒng)的工作原理圖。圖7為本發(fā)明雙通道變極化接收系統(tǒng)的工作原理圖。圖8為本發(fā)明雙通道變極化發(fā)射系統(tǒng)的工作原理圖。
附圖標(biāo)記說明
1-狀態(tài)信息檢測單L-I-GPS定位系統(tǒng)；1-2-慣性姿態(tài)測量系統(tǒng)；
元；
2-主控制器；3-輔控制器；4-電子變極化單元；
4-1-電子變極化單元4-11-衰減器一；4-12-衰減器二 ；

4-13-可變移相器一；4-14-可變移相器二；4-15-信號合并器；
4-16-功分器一；4-17-可變移相器三；4-18-可變移相器四；
4-19-衰減器三；4-20-衰減器四；4-2-電子變極化單元二 ；
4-21-3dB 電橋一；4-22-可變移相器五；4-23-可變移相器六；
4-24-3dB 電橋二 ；4-25-放大器三；4-26-放大器四；
4-27-功分器二 ；4-29-可變移相器七；4-30-可變移相器八；
4-31-放大器五；4-32-放大器六；4-33-3dB電橋四；
4-5-單通道變極化接4-6-單通道變極化發(fā)4-7-雙通道變極化接收
收系統(tǒng)；射系統(tǒng)；系統(tǒng)·’
4-8-雙通道變極化發(fā)5-Ku頻段雙極化平板5-1-雙極化接收天線；
射系統(tǒng)；天線；
5-2-雙極化發(fā)射天6-上變頻器；7-下變頻器；
線. 一入 ，
8-通訊設(shè)備；9-低噪聲放大器一；10-低噪聲放大器二 ；
11-放大器一；12-放大器二 ；13-功率放大器一；
14-功率放大器二 ；15-低噪聲放大器三；16-低噪聲放大器四；
17-功率放大器三；18-功率放大器四。
具體實施例方式
如圖1、圖2所示的一種動中通平板天線電子變極化系統(tǒng)，包括對承載Ku頻段雙極 化平板天線5的移動載體的姿態(tài)與位置信息進(jìn)行實時檢測的狀態(tài)信息檢測單元1(即慣性 姿態(tài)測量系統(tǒng))、根據(jù)狀態(tài)信息檢測單元1所檢測信息相應(yīng)分別計算得出所述移動載體在 靜態(tài)及動態(tài)條件下的極化角的主控制器2、對Ku頻段雙極化平板天線5所收發(fā)信號的相位 與幅度進(jìn)行調(diào)整以實現(xiàn)實時對Ku頻段雙極化平板天線5進(jìn)行極化匹配的電子變極化單元4 和根據(jù)主控制器2的計算結(jié)果相應(yīng)推算出需對Ku頻段雙極化平板天線5所收發(fā)信號的相 位或者相位與幅度進(jìn)行調(diào)整的調(diào)整量并根據(jù)所計算出來的調(diào)整量相應(yīng)對電子變極化單元4 進(jìn)行控制的輔控制器3，所述狀態(tài)信息檢測單元1與主控制器2相接，主控制器2與輔控制 器3相接，輔控制器3與電子變極化單元4相接，且電子變極化單元4分別與Ku頻段雙極 化平板天線5的水平極化端口和垂直極化端口相接。所述電子變極化單元4為雙通道變極 化系統(tǒng)或單通道變極化系統(tǒng)，所述狀態(tài)信息檢測單元1包括位置檢測單元和姿態(tài)檢測單元 且所述位置檢測單元和姿態(tài)檢測單元均與主控制器2相接，所述電子變極化單元4通過上 變頻器6或下變頻器7與通訊設(shè)備8相接。 本實施例中，所述Ku頻段雙極化平板天線包括雙極化接收天線5-1和雙極化發(fā)射天線5-2，所述電子變極化單元4包括與雙極化接收天線5-1的垂直極化與水平極化端口 相接的電子變極化單元一 4-1和與雙極化發(fā)射天線5-2的垂直極化與水平極化端口相接的 電子變極化單元二 4-2，所述電子變極化單元一 4-1和電子變極化單元二 4-2均與輔控制 器3相接。所述輔控制器3為單片機MSP430，實際應(yīng)用時，也可以選用其它控制芯片作為輔 控制器3。所述位置檢測單元為GPS定位系統(tǒng)1-1，所述姿態(tài)檢測單元為慣性姿態(tài)測量系統(tǒng) 1-2(簡稱AHRS)。所述單片機MSP430與主控制器2之間通過SPI接口進(jìn)行連接。因而，所 述電子變極化單元4由微波元器件組成。同時，通過所述GPS定位系統(tǒng)1-1對所述目標(biāo)衛(wèi) 星的經(jīng)緯度信息進(jìn)行實時檢測。所述電子變極化單元一 4-1和電子變極化單元二 4-2分別 通過下變頻器7和上變頻器6與通訊設(shè)備8相接。所述雙極化接收天線5-1和雙極化發(fā)射天線5-2能同時形成一對極化正交且頻率 相同的工作模式，雙極化接收天線5-1和雙極化發(fā)射天線5-2的每個端口分別對應(yīng)水平極 化端口和垂直極化端口，各自通過獨立的饋電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行饋電。如圖3所示的一種動中通平板天線電子變極化方法，包括以下步驟步驟一、移動載體狀態(tài)信息實時檢測與同步傳送所述位置檢測單元對所述移動 載體當(dāng)前所處位置的經(jīng)緯度進(jìn)行實時檢測并將檢測結(jié)果同步傳送至主控制器2;同時，所 述姿態(tài)檢測單元對所述移動載體的相關(guān)姿態(tài)參數(shù)進(jìn)行實時檢測并將檢測結(jié)果同步傳送至 主控制器2。步驟二、靜態(tài)及動態(tài)條件下的極化角計算首先，主控制器2根據(jù)公式
sinA
0 zarctan^·^計算得出所述移動載體在靜態(tài)條件下的極化角θ s即靜態(tài)極化角，式中Λ tan/Αφ
為地面接收站所在地經(jīng)度與星下點經(jīng)度之差即步驟一所測得所述移動載體當(dāng)前所處位置 的經(jīng)度與Ku頻段雙極化平板天線5所跟蹤目標(biāo)衛(wèi)星的星下點經(jīng)度之差，γ為地面接收站 所在地的緯度即步驟一所測得所述移動載體當(dāng)前所處位置的緯度；其 次，主 控制器 2 根 據(jù)公式
計算得出Ku頻段雙極化 平板天線5的天線極化面相對于地面接收站當(dāng)?shù)厮矫娴牟ㄊ鴿L動角θ d，式中， α、β和Φ分別為步驟一中所述姿態(tài)檢測單元所測得所述移動載體的橫滾角、縱 搖角和航向角；之后，主控制器2根據(jù)公式θ = θ s+θ d計算得出所述移動載體在動態(tài)條件下的 極化角θ即動態(tài)極化角，且主控制器2同步將計算出來的動態(tài)極化角θ傳送至輔控制器 3。由于靜態(tài)極化角θ s計算的是靜止?fàn)顟B(tài)下的地理坐標(biāo)系下的極化角，因而其只與 移動載體與目標(biāo)衛(wèi)星的地理位置有關(guān)，則利用GPS定位系統(tǒng)1-1GPS實時所測得的移動載體 的經(jīng)緯度信息，主控制器2就可以計算出靜態(tài)極化角es。另一方面，移動載體運動過程中拐彎、爬坡和傾斜等姿態(tài)的變化情況，也會造成天線波束的滾動角變化，從而使Ku頻段雙 極化平板天線5的極化面旋轉(zhuǎn)，因而也需對移動載體的姿態(tài)參數(shù)進(jìn)行檢測，且將所述實時 測得的姿態(tài)參數(shù)(包括橫滾角α、縱搖角β和航向角Φ)經(jīng)坐標(biāo)變換后，即可求出Ku頻段 雙極化平板天線5的極化面相對于當(dāng)?shù)厮矫娴牟ㄊ鴿L動角ed。最后，將實時求得的靜態(tài) 極化角θ s與波束滾動角θ d進(jìn)行線性疊加后，便可同步計算得出動態(tài)極化角θ。結(jié)合圖4，以Ku頻段雙極化平板天線5與通訊設(shè)備8之間所傳輸?shù)南滦芯€極化信 號為例，當(dāng)動態(tài)極化角θ很大時，Ku頻段雙極化平板天線5的垂直極化端口(即V極化端 口)除接收到目標(biāo)衛(wèi)星所發(fā)送的垂直極化信號分量外，同時也收到了 Ku頻段雙極化平板天 線5的水平極化端口(即H極化端口)送來的干擾信號，因而會存在不同信道相互間嚴(yán)重的 極化干擾問題。若此時目標(biāo)衛(wèi)星的下行水平極化信號為Eh，垂直極化信號為Ev，且假定Ku頻 段雙極化平板天線5的水平分量為坐標(biāo)軸X且垂直分量為坐標(biāo)軸Y，則Eh在X與Y軸上的分 量分別為所述Ku頻段雙極化平板天線5的水平極化端口所接收到的分量Ehl和其垂直極化 端口所接收到的分量Eh2，Ev在X與Y軸上的分量分別為Ku頻段雙極化平板天線5的水平極 化端口所接收到的分量Evl和其垂直極化端口所接收到的分量Ev2，則Ku頻段雙極化平板天 線5的水平極化端口和垂直極化端口所接收的信號E1和E2分別為=E1 = EhCos θ -EvSin θ， E2 = Ehsin θ +EvCos θ 0步驟三、電子變極化單元4工作參數(shù)的實時調(diào)整量確定及同步調(diào)整輔控制器3根 據(jù)動態(tài)極化角θ且經(jīng)內(nèi)部處理運算實時確定當(dāng)前狀態(tài)下為實現(xiàn)Ku頻段雙極化平板天線5 的極化匹配，需對Ku頻段雙極化平板天線5所收發(fā)信號的相位與幅度進(jìn)行調(diào)整的調(diào)整量； 再根據(jù)計算得出相位與幅度調(diào)整量，且經(jīng)內(nèi)部處理運算換算得出電子變極化單元4工作參 數(shù)的實時調(diào)整量并相應(yīng)對電子變極化單元4的工作參數(shù)進(jìn)行同步調(diào)整；所述電子變極化單 元4為雙通道變極化系統(tǒng)或單通道變極化系統(tǒng)。步驟四、對天線收發(fā)信號對應(yīng)進(jìn)行同步調(diào)整并實現(xiàn)極化匹配通過步驟三中工作 參數(shù)調(diào)整后的電子變極化單元4對Ku頻段雙極化平板天線5所收發(fā)信號的相位或者相位 與幅度進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，使得Ku頻段雙極化平板天線5所收發(fā)信號的調(diào)整情況與所述移動載 體的當(dāng)前位置和姿態(tài)改變情況相抵消，從而實現(xiàn)所述移動載體移動過程中Ku頻段雙極化 平板天線5的準(zhǔn)確及快速極化匹配。實際操作過程中，所述Ku頻段雙極化平板天線5既可以為單通道變極化系統(tǒng)，也 可以為雙通道變極化系統(tǒng)。所述單通道變極化系統(tǒng)包括單通道變極化接收系統(tǒng)4-5和單通道變極化發(fā)射系 統(tǒng)4-6。本實施例中，結(jié)合圖5，所述單通道變極化接收系統(tǒng)4-5包括分別與Ku頻段雙極化 平板天線5 (具體是雙極化接收天線5-1)的水平極化端口(即H端口)和垂直極化端口 (即V端口)相接的可變移相器一 4-13和可變移相器二 4-14、分別與可變移相器一 4-13 和可變移相器二 4-14相接的衰減器一 4-11和衰減器二 4-12以及對衰減器一 4_11和衰減 器二 4-12所輸出信號進(jìn)行合并的信號合并器4-15，所述衰減器一 4-11和衰減器二 4_12分 別與信號合并器4-15的兩個輸入端相接，所述信號合并器4-15的信號輸出端與下變頻器7 的信號輸入端相接，所述衰減器一 4-11、衰減器二 4-12、可變移相器一 4-13和可變移相器 二 4-14均與輔控制器3相接且均由輔控制器3進(jìn)行控制。相應(yīng)地，步驟四中所述的對天線收發(fā)信號進(jìn)行同步調(diào)整并實現(xiàn)極化匹配的過程中，分別通過所述單通道變極化接收系統(tǒng)4-5和所述單通道變極化發(fā)射系統(tǒng)4-6對Ku頻段 雙極化平板天線5所接收與發(fā)射的信號進(jìn)行控制調(diào)整；且通過所述單通道變極化接收系統(tǒng) 4-5對Ku頻段雙極化平板天線5所接收的信號進(jìn)行控制調(diào)整時，其控制調(diào)整過程如下40111、幅相調(diào)整Ku頻段雙極化平板天線5的水平極化端口和垂直極化端口所接 收的兩路信號，分別經(jīng)可變移相器一 4-13和衰減器一 4-11與可變移相器二 4-14和衰減器 二 4-12進(jìn)行幅相調(diào)整后，均送至信號合并器4-15 ；40112、信號合并及單路輸出通過信號合并器4-15對衰減器一 4_11和衰減器二 4-12所輸出的兩路信號進(jìn)行合并，且通過輔控制器3對衰減器一 4-11、衰減器二 4-12、可變 移相器一 4-13和可變移相器二 4-14的工作參數(shù)控制調(diào)整，使得信號合并器4-15單獨輸出 一路垂直極化信號或一路水平極化信號；信號合并器4-15所輸出的一路極化信號經(jīng)下變 頻器7轉(zhuǎn)變?yōu)橹蓄l信號后傳送至通訊設(shè)備8。本實施例中，所述單通道變極化接收系統(tǒng)4-5還包括放大器一 11和放大器二 12， 所述Ku頻段雙極化平板天線5的水平極化端口和垂直極化端口與可變移相器一 4-13和可 變移相器二 4-14之間分別接有低噪聲放大器一 9和低噪聲放大器二 10，所述放大器一 11 和放大器二 12分別接在衰減器一 4-11和衰減器二 4-12與信號合并器4-15之間；且放大 器一 11和放大器二 12分別用來補償信號在所述單通道變極化接收系統(tǒng)4-5上傳輸過程中 的損耗?？傊琄u頻段雙極化平板天線5的水平極化端口所接收信號E1和其垂直極化端 口所接收信號E2，先分別經(jīng)低噪聲放大器一 9和低噪聲放大器二 10放大后，再分別經(jīng)由可 變移相器一 4-13、衰減器一 4-11和放大器一 11組成的幅相調(diào)整單元與由可變移相器二 4-14、衰減器二 4-12和放大器二 12組成的幅相調(diào)整單元進(jìn)行幅相調(diào)整后，再通過信號合并 器4-15混合成一路線極化信號，且信號合并器4-15所輸出的一路線極化信號經(jīng)下變頻器7 轉(zhuǎn)變?yōu)橹蓄l信號后傳送至通訊設(shè)備8?，F(xiàn)假設(shè)低噪聲放大器一 9和低噪聲放大器二 10的增 益分別為、和α 2，可變移相器一 4-13和可變移相器二 4-14的相移量分別為(^1和Φ2， 衰減器一 4-11和衰減器二 4-12的衰減系數(shù)分別為Ic1和k2，則信號合并器4-15所輸出的 線極化信號E = Re (a,kie-MEh +a2k21e'J(i2Ev),式中Eh和Ev分別表示Ku頻段雙極化平板
天線5的水平極化端口和垂直極化端口所接收的信號，Re代表求實部。由于進(jìn)行幅相調(diào)整 過程中，衰減器一 4-11、衰減器二 4-12、可變移相器一 4-13和可變移相器二 4_14均由輔控 制器3進(jìn)行控制，且衰減器一 4-11和衰減器二 4-12的衰減系數(shù)Ic1和k2以及可變移相器一 4-13和可變移相器二 4-14的相移量Φ,Π Φ2均由輔控制器3根據(jù)主控制器2實時計算得 出的動態(tài)極化角θ進(jìn)行實時調(diào)整，且通過輔控制器3對ki、k2、(^1和Φ2進(jìn)行實時調(diào)整，使 得信號合并器4-15僅單獨輸出一路水平極化或垂直極化信號。例如，當(dāng)動態(tài)極化角θ > 0時，衰減器一 4-11、衰減器二 4-12、可變移相器一 4-13和可變移相器二 4_14的工作參數(shù) 滿足K = sin θ /a k2 = cos θ / α2, (^1 = π且φ2 = 0時，信號合并器4-15輸出一路 水平極化信號；以此類推，根據(jù)公式E = Re ( ik,eiEh+a2k2|eiEv)和實時計算得出的動 態(tài)極化角θ，便可以推算出信號合并器4-15輸出一路垂直極化信號時衰減器一 4-11、衰減 器二 4-12、可變移相器一 4-13和可變移相器二 4-14的工作參數(shù)需滿足的條件，且相應(yīng)通過 輔控制器3對衰減器一 4-11、衰減器二 4-12、可變移相器一 4-13和可變移相器二 4_14的 工作參數(shù)進(jìn)行控制調(diào)整即可實現(xiàn)。所述可變移相器一 4-13和可變移相器二 4-14均接有譯
16碼電路，且可變移相器一 4-13和可變移相器二 4-14的譯碼電路與輔控制器3之間接有譯 碼驅(qū)動電路。結(jié)合圖6，所述單通道變極化發(fā)射系統(tǒng)4-6包括與通訊設(shè)備8的信號輸出端相接的 功分器一 4-16、分別與功分器一 4-16的兩個輸出端相接的可變移相器三4-17和可變移相 器四4-18以及分別與可變移相器三4-17和可變移相器四4-18的輸出端相接的衰減器三 4-19和衰減器四4-20，所述衰減器三4-19和衰減器四4_20的輸出端分別與Ku頻段雙極 化平板天線5 (具體是雙極化發(fā)射天線5-2)的水平極化端口和垂直極化端口相接，所述可 變移相器三4-17、可變移相器四4-18、衰減器三4-19和衰減器四4_20均與輔控制器3相 接且均由輔控制器3進(jìn)行控制。相應(yīng)地，通過所述單通道變極化發(fā)射系統(tǒng)4-6對Ku頻段雙極化平板天線5所發(fā)射 的信號進(jìn)行控制調(diào)整時，其控制調(diào)整過程如下40121、信號分離通訊設(shè)備8所輸出的一路信號經(jīng)上變頻器6轉(zhuǎn)變?yōu)橐宦飞漕l信 號后送至功分器一 4-16，再通過功分器一 4-16將轉(zhuǎn)變后的一路射頻信號分成兩路信號；40122、幅相調(diào)整及雙路輸出通過功分器一 4-16分離出的兩路信號分別經(jīng)可變 移相器三4-17和衰減器三4-19與可變移相器四4-18和衰減器四4_20進(jìn)行幅相調(diào)整后， 相應(yīng)分別饋入Ku頻段雙極化平板天線5的水平極化端口和垂直極化端口 ；且本步驟中進(jìn)行 幅相調(diào)整過程中，通過輔控制器3對可變移相器三4-17、可變移相器四4-18、衰減器三4-19 和衰減器四4-20的工作參數(shù)進(jìn)行控制調(diào)整。本實施例中，所述衰減器三4-19和衰減器四4-20與Ku頻段雙極化平板天線5 (具 體是雙極化發(fā)射天線5-2)的水平極化端口和垂直極化端口之間分別接有功率放大器一 13 和功率放大器二 14。實際使用過程中，通訊設(shè)備8所輸出信號經(jīng)上變頻器6轉(zhuǎn)變?yōu)橐宦返碗娖降纳漕l 信號后，再通過功分器一 4-16將該路射頻信號分為兩路信號，然后再通過由可變移相器三 4-17和衰減器三4-19組成的幅相調(diào)整單元與由可變移相器四4-18和衰減器四4_20組成 的幅相調(diào)整單元進(jìn)行幅相調(diào)整后，再分別通過功率放大器一 13和功率放大器二 14饋入Ku 頻段雙極化平板天線5的水平極化端口和垂直極化端口。此時，假設(shè)可變移相器三4-17和 可變移相器四4-18的相移量分別為Φ3和Φ4，衰減器三4-19和衰減器四4-20的衰減系 數(shù)分別，同時結(jié)合主控制器2實時計算出來的動態(tài)極化角θ以及功率放大器一 13和功率放大器二 14各自的放大倍數(shù)，則可推算出分別饋入Ku頻段雙極化平板天線5的 水平極化端口和垂直極化端口的信號數(shù)值計算公式。相應(yīng)地，在幅相調(diào)整過程中，根據(jù)上述 推算出來的信號數(shù)值計算公式，并且結(jié)合饋入Ku頻段雙極化平板天線5的水平極化端口和 垂直極化端口的理想極化信號數(shù)值(即Ku頻段雙極化平板天線5的接收系統(tǒng)所接收的特 定信號)，即可推算得出需對可變移相器三4-17、衰減器三4-19、可變移相器四4-18和衰 減器四4-20的工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)整的調(diào)整量，則根據(jù)計算結(jié)果由輔控制器3對可變移相器三 4-17、衰減器三4-19、可變移相器四4-18和衰減器四4_20的工作參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，則可 在遠(yuǎn)場形成理想的極化波。同理，所述雙通道變極化系統(tǒng)包括雙通道變極化接收系統(tǒng)4-7和雙通道變極化發(fā) 射系統(tǒng)4-8。所述可變移相器三4-17和可變移相器四4-18均接有譯碼電路，且可變移相器 三4-17和可變移相器四4-18的譯碼電路與單片機MSP430之間接有譯碼驅(qū)動電路。
結(jié)合圖7，所述雙通道變極化接收系統(tǒng)4-7包括3dB電橋一 4_21、分別與3dB電 橋一 4-21的兩個輸出端相接的可變移相器五4-22和可變移相器六4-23以及兩個輸入端 分別與可變移相器五4-22和可變移相器六4-23相接的3dB電橋二 4_24，所述3dB電橋一 4-21的兩個輸入端分別與Ku頻段雙極化平板天線5的水平極化端口和垂直極化端口相接， 3dB電橋二 4-24的兩個輸出端均與下變頻器7的信號輸入端相接，所述可變移相器五4-22 和可變移相器六4-23均與輔控制器3相接且均由輔控制器3進(jìn)行控制。相應(yīng)地，步驟四中所述的對天線收發(fā)信號對應(yīng)進(jìn)行同步調(diào)整并實現(xiàn)極化匹配過程 中，分別通過所述雙通道變極化接收系統(tǒng)4-7和所述雙通道變極化發(fā)射系統(tǒng)4-8對Ku頻段 雙極化平板天線5所接收與發(fā)射的信號進(jìn)行控制調(diào)整；且通過所述雙通道變極化接收系統(tǒng) 4-7對Ku頻段雙極化平板天線5所接收的信號進(jìn)行控制調(diào)整時，其控制調(diào)整過程如下40211、信號正交混合及相位調(diào)整Ku頻段雙極化平板天線5的水平極化端口和 垂直極化端口所接收的兩路信號，先通過3dB電橋一 4-21進(jìn)行正交混合；所述3dB電橋一 4-21輸出的兩路正交信號再分別經(jīng)可變移相器五4-22和可變移相器六4-23進(jìn)行相位調(diào)整 后，均送至3dB電橋二 4-24;40212、信號正交混合及雙路輸出通過3dB電橋二 4_24對經(jīng)可變移相器五4_22 和可變移相器六4-23所輸出的兩路信號進(jìn)行正交混合并形成兩路線極化信號，且3dB電橋 二 4-24所輸出的兩路線極化信號經(jīng)下變頻器7轉(zhuǎn)變?yōu)橹蓄l信號后傳送至通訊設(shè)備8 ；步驟 40211中進(jìn)行相位調(diào)整時，通過輔控制器3對可變移相器五4-22和可變移相器六4_23進(jìn)行 控制，此時3dB電橋二 4-24的兩個輸出端相應(yīng)分別單獨輸出一路水平極化信號與一路垂直 極化信號。本實施例中，所述雙通道變極化接收系統(tǒng)4-7還包括放大器三4-25、放大器四 4-26、低噪聲放大器三15和低噪聲放大器四16，所述放大器三4-25和放大器四4_26分別 接在3dB電橋一 4-21的兩個輸出端與可變移相器五4-22和可變移相器六4_23之間，所述 低噪聲放大器三15和低噪聲放大器四16分別接在Ku頻段雙極化平板天線5 (具體是雙極 化接收天線5-1)的水平極化端口和垂直極化端口與3dB電橋一 4-21的兩個輸入端之間； 且步驟40211中，通過放大器三4-25和放大器四4-26對信號傳輸過程中的損耗進(jìn)行相應(yīng) 補償，具體對信號傳輸過程中微波元器件(即電子變極化單元4)的損耗進(jìn)行補償?？傊?，Ku頻段雙極化平板天線5的水平極化端口所接收的信號E1和其垂直極化端 口所接收的信號E2,分別經(jīng)低噪聲放大器三15和低噪聲放大器四16放大后，再傳給3dB電 橋一 4-21進(jìn)行正交混合，隨后再通過可變移相器五4-22和可變移相器六4-23進(jìn)行移相調(diào) 整后輸入至3dB電橋二 4-24正交混合成兩路線極化信號，并使得3dB電橋二 4_24的兩個 輸出端口相應(yīng)分別只輸出目標(biāo)衛(wèi)星的下行水平極化信號和下行垂直極化信號，且3dB電橋 二 4-24所輸出的兩路線極化信號經(jīng)下變頻器7轉(zhuǎn)變?yōu)橹蓄l信號后傳送至通訊設(shè)備8。所述 3dB電橋二 4-24所輸出的兩路極化信號與目標(biāo)衛(wèi)星的下行信號Eh和Ev相比只是在相位上 延遲了，并沒有改變原始極化信號。所述可變移相器五4-22和可變移相器六4-23均接有 譯碼電路，且可變移相器五4-22和可變移相器六4-23的譯碼電路與單片機MSP430之間接 有譯碼驅(qū)動電路。結(jié)合圖8，所述雙通道變極化發(fā)射系統(tǒng)4-8包括分別與通訊設(shè)備8的信號輸出端相 接的功分器二 4-27或3dB電橋三、分別與功分器二 4-27或3dB電橋三的兩個輸出端相接的
18可變移相器七4-29和可變移相器八4-30以及分別與可變移相器七4-29和可變移相器八 4-30的輸出端相接的3dB電橋四4-33，所述3dB電橋四4_33的兩個輸出端分別與Ku頻段 雙極化平板天線5 (具體是雙極化發(fā)射天線5-2)的水平極化端口和垂直極化端口相接，所 述可變移相器七4-29和可變移相器八4-30均與輔控制器3相接且均由輔控制器3進(jìn)行控 制。所述可變移相器七4-29和可變移相器八4-30均接有譯碼電路，且可變移相器七4-29 和可變移相器八4-30的譯碼電路與單片機MSP430之間接有譯碼驅(qū)動電路。相應(yīng)地，通過所述雙通道變極化發(fā)射系統(tǒng)4-8對Ku頻段雙極化平板天線5所發(fā)射 的信號進(jìn)行控制調(diào)整時，其控制調(diào)整過程如下40221、信號分離通訊設(shè)備8所輸出的一路信號經(jīng)上變頻器6轉(zhuǎn)變?yōu)橐宦飞漕l信 號后送至功分器二 4-27或3dB電橋三，再通過功分器二 4-27或3dB電橋三將轉(zhuǎn)變后的一 路射頻信號分成兩路信號；40222、相位調(diào)整及雙路輸出通過功分器二 4_27或3dB電橋三分成的兩路信號分 別經(jīng)可變移相器七4-29和可變移相器八4-30進(jìn)行相位調(diào)整后，相應(yīng)分別送入3dB電橋四 4-33的兩個輸入端，再通過3dB電橋四4-33對可變移相器七4_29和可變移相器八4_30所 輸出的兩路信號進(jìn)行正交混合并形成兩路線極化信號，并將3dB電橋四4-33所輸出的兩路 線極化信號分別饋入Ku頻段雙極化平板天線5的水平極化端口和垂直極化端口 ；且本步驟 中進(jìn)行相位調(diào)整時，通過輔控制器3對可變移相器七4-29和可變移相器八4-30進(jìn)行控制， 此時3dB電橋二 4-24的兩個輸出端相應(yīng)分別單獨輸出一路水平極化信號與一路垂直極化 信號。本實施例中，所述雙通道變極化發(fā)射系統(tǒng)4-8還包括放大器五4-31和放大器六 4-32，所述放大器五4-31和放大器六4-32分別接在可變移相器七4_29和可變移相器八 4-30與3dB電橋四4-33的兩個輸入端之間，且3dB電橋四4_33與Ku頻段雙極化平板天線 5的水平極化端口和垂直極化端口之間分別接有功率放大器三17和功率放大器四18 ；且步 驟40222中，通過放大器五4-31和放大器六4_32對信號傳輸過程中的損耗進(jìn)行相應(yīng)補償?？傊?，通訊設(shè)備8所輸出的一路信號經(jīng)上變頻器6轉(zhuǎn)變?yōu)橐宦飞漕l信號后送至功 分器二 4-27或3dB電橋三，再通過功分器二 4-27或3dB電橋三將轉(zhuǎn)變后的一路射頻信號 分成兩路信號；且功分器二 4-27或3dB電橋三輸出的兩路信號分別經(jīng)可變移相器七4-29 和可變移相器八4-30進(jìn)行相位調(diào)整后，再通過3dB電橋四4-33正交混合成兩路線極化信 號，最后再將3dB電橋四4-33所輸出的兩路線極化信號分別饋入Ku頻段雙極化平板天線 5的水平極化端口和垂直極化端口。所述放大器五4-31和放大器六4-32對信號傳輸過程 中的損耗進(jìn)行相應(yīng)補償，具體對信號傳輸過程中微波元器件(即電子變極化單元4)的損耗 進(jìn)行補償。實際使用過程中，對可變移相器一 4-13、可變移相器二 4-14、可變移相器三4-17、 可變移相器四4-18、可變移相器五4-22、可變移相器六4-23、可變移相器七4_29和可變移 相器八4-30進(jìn)行相位調(diào)整時，具體是由分別與上述各可變移相器(具體是可變移相器一 4-13、可變移相器二 4-14、可變移相器三4-17、可變移相器四4_18、可變移相器五4_22、可 變移相器六4-23、可變移相器七4-29和可變移相器八4-30)相接的譯碼電路對各可變移相 器實施相移。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技 術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種動中通平板天線電子變極化系統(tǒng)，其特征在于包括對承載Ku頻段雙極化平板天線(5)的移動載體的姿態(tài)與位置信息進(jìn)行實時檢測的狀態(tài)信息檢測單元(1)、根據(jù)狀態(tài)信息檢測單元(1)所檢測信息計算得出所述移動載體在靜態(tài)及動態(tài)條件下的極化角的主控制器(2)、對Ku頻段雙極化平板天線(5)所收發(fā)信號的相位與幅度進(jìn)行調(diào)整以實現(xiàn)實時對Ku頻段雙極化平板天線(5)進(jìn)行極化匹配的電子變極化單元(4)和根據(jù)主控制器(2)的計算結(jié)果相應(yīng)推算出需對Ku頻段雙極化平板天線(5)所收發(fā)信號的相位或者相位與幅度進(jìn)行調(diào)整的調(diào)整量并根據(jù)所計算出來的調(diào)整量相應(yīng)對電子變極化單元(4)進(jìn)行控制的輔控制器(3)，所述狀態(tài)信息檢測單元(1)與主控制器(2)相接，主控制器(2)與輔控制器(3)相接，輔控制器(3)與電子變極化單元(4)相接，且電子變極化單元(4)分別與Ku頻段雙極化平板天線(5)的水平極化端口和垂直極化端口相接；所述電子變極化單元(4)為雙通道變極化系統(tǒng)或單通道變極化系統(tǒng)，所述狀態(tài)信息檢測單元(1)包括位置檢測單元和姿態(tài)檢測單元且所述位置檢測單元和姿態(tài)檢測單元均與主控制器(2)相接，所述電子變極化單元(4)通過上變頻器(6)或下變頻器(7)與通訊設(shè)備(8)相接。
2.按照權(quán)利要求1所述的動中通平板天線電子變極化系統(tǒng)，其特征在于所述Ku頻段 雙極化平板天線包括雙極化接收天線(5-1)和雙極化發(fā)射天線(5-2)，所述電子變極化單 元(4)包括與雙極化接收天線(5-1)的垂直極化與水平極化端口相接的電子變極化單元 一 (4-1)和與雙極化發(fā)射天線(5-2)的垂直極化與水平極化端口相接的電子變極化單元二 (4-2)，所述電子變極化單元一(4-1)和電子變極化單元二(4-2)均與輔控制器(3)相接； 所述電子變極化單元一(4-1)和電子變極化單元二(4-2)分別通過下變頻器(7)和上變頻 器(6)與通訊設(shè)備⑶相接。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的動中通平板天線電子變極化系統(tǒng)，其特征在于所述輔 控制器(3)為單片機MSP430。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的動中通平板天線電子變極化系統(tǒng)，其特征在于所述位 置檢測單元為GPS定位系統(tǒng)(1-1)，所述姿態(tài)檢測單元為慣性姿態(tài)測量系統(tǒng)(1-2)。
5.按照權(quán)利要求3所述的動中通平板天線電子變極化系統(tǒng)，其特征在于所述單片機 MSP430與主控制器(2)之間通過SPI接口進(jìn)行連接。
6. 一種利用如權(quán)利要求1所述的動中通平板天線電子變極化系統(tǒng)對Ku頻段雙極化平 板天線進(jìn)行電子變極化的方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、移動載體狀態(tài)信息實時檢測與同步傳送所述位置檢測單元對所述移動載體 當(dāng)前所處位置的經(jīng)緯度進(jìn)行實時檢測并將檢測結(jié)果同步傳送至主控制器(2)；同時，所述 姿態(tài)檢測單元對所述移動載體的相關(guān)姿態(tài)參數(shù)進(jìn)行實時檢測并將檢測結(jié)果同步傳送至主 控制器⑵；步驟二、靜態(tài)及動態(tài)條件下的極化角計算首先，主控制器(2)根據(jù)公式代=arctan^^計算得出所述移動載體在靜態(tài)條件下的極化角θ s即靜態(tài)極化角，式中Λ tan/Αφ為地面接收站所在地經(jīng)度與星下點經(jīng)度之差即步驟一所測得所述移動載體當(dāng)前所處位置 的經(jīng)度與Ku頻段雙極化平板天線(5)所跟蹤目標(biāo)衛(wèi)星的星下點經(jīng)度之差，Y為地面接收 站所在地的緯度即步驟一所測得所述移動載體當(dāng)前所處位置的緯度；其次，主控制器(2)根據(jù)公式θ, = arctan(--“ . Λ · π “ ^ ΖΛ .二 z-計算得出 Ku 頻段雙smacos/ sinAzsinEz-sm/ cosAzsinEz+cosacos/icosEz極化平板天線(5)的天線極化面相對于地面接收站當(dāng)?shù)厮矫娴牟ㄊ鴿L動角ed，式中，,sin a sin β cos E cos(d -φ) + cos a cos E sin(乂 一 φ) — sin a cos β sin EA = arcig(—-；-)，。cos β cos E cos(3 -φ)-\- sm β sin EEz = arcsin (sin α cosEsin (Α- Φ) -cos α cosEsin β cos (Α- Φ) +cos α cos β sinE)，α、β和Φ分別為步驟一中所述姿態(tài)檢測單元所測得所述移動載體的橫滾角、縱搖角和航向角；之后，主控制器(2)根據(jù)公式θ = θ s+θ d計算得出所述移動載體在動態(tài)條件下的極化角θ即動態(tài)極化角，且主控制器(2)同步將計算出來的動態(tài)極化角θ傳送至輔控制器 ⑶；步驟三、電子變極化單元(4)工作參數(shù)的實時調(diào)整量確定及同步調(diào)整輔控制器(3)根 據(jù)動態(tài)極化角θ且經(jīng)內(nèi)部處理運算實時確定當(dāng)前狀態(tài)下為實現(xiàn)Ku頻段雙極化平板天線 (5)的極化匹配，需對Ku頻段雙極化平板天線(5)所收發(fā)信號的相位與幅度進(jìn)行調(diào)整的調(diào) 整量；再根據(jù)計算得出的相位與幅度調(diào)整量，且經(jīng)內(nèi)部處理運算換算得出電子變極化單元 (4)工作參數(shù)的實時調(diào)整量并相應(yīng)對電子變極化單元(4)的工作參數(shù)進(jìn)行同步調(diào)整；所述 電子變極化單元(4)為雙通道變極化系統(tǒng)或單通道變極化系統(tǒng)；步驟四、對天線收發(fā)信號對應(yīng)進(jìn)行同步調(diào)整并實現(xiàn)極化匹配通過步驟三中工作參數(shù) 調(diào)整后的電子變極化單元(4)對Ku頻段雙極化平板天線(5)所收發(fā)信號的相位或者相位 與幅度進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，使得Ku頻段雙極化平板天線(5)所收發(fā)信號的調(diào)整情況與所述移動 載體的當(dāng)前位置和姿態(tài)改變情況相抵消，從而實現(xiàn)所述移動載體移動過程中Ku頻段雙極 化平板天線(5)的準(zhǔn)確及快速極化匹配。
7.按照權(quán)利要求6所述的動中通平板天線電子變極化方法，其特征在于步驟三中所 述單通道變極化系統(tǒng)包括單通道變極化接收系統(tǒng)(4-5)和單通道變極化發(fā)射系統(tǒng)(4-6)； 其中，所述單通道變極化接收系統(tǒng)(4-5)包括分別與Ku頻段雙極化平板天線(5)的水 平極化端口和垂直極化端口相接的可變移相器一(4-13)和可變移相器二(4-14)、分別與 可變移相器一(4-13)和可變移相器二(4-14)相接的衰減器一(4-11)和衰減器二(4_12) 以及對衰減器一(4-11)和衰減器二(4-12)所輸出信號進(jìn)行合并的信號合并器(4-15)， 所述衰減器一(4-11)和衰減器二(4-12)分別與信號合并器(4-15)的兩個輸入端相接， 所述信號合并器(4-15)的信號輸出端與下變頻器(7)的信號輸入端相接，所述衰減器一 (4-11)、衰減器二(4-12)、可變移相器一(4-13)和可變移相器二(4_14)均與輔控制器(3) 相接且均由輔控制器(3)進(jìn)行控制；所述單通道變極化發(fā)射系統(tǒng)(4-6)包括與通訊設(shè)備(8)的信號輸出端相接的功分器 一(4-16)、分別與功分器一(4-16)的兩個輸出端相接的可變移相器三(4-17)和可變移相 器四(4-18)以及分別與可變移相器三(4-17)和可變移相器四(4-18)的輸出端相接的衰 減器三(4-19)和衰減器四(4-20)，所述衰減器三(4-19)和衰減器四(4_20)的輸出端分 別與Ku頻段雙極化平板天線(5)的水平極化端口和垂直極化端口相接，所述可變移相器三 (4-17)、可變移相器四(4-18)、衰減器三(4-19)和衰減器四(4_20)均與輔控制器(3)相接 且均由輔控制器(3)進(jìn)行控制；相應(yīng)地，步驟四中所述的對天線收發(fā)信號進(jìn)行同步調(diào)整并實現(xiàn)極化匹配過程中，分別 通過所述單通道變極化接收系統(tǒng)(4-5)和所述單通道變極化發(fā)射系統(tǒng)(4-6)對Ku頻段雙 極化平板天線(5)所接收與發(fā)射的信號進(jìn)行控制調(diào)整；且通過所述單通道變極化接收系統(tǒng) (4-5)對Ku頻段雙極化平板天線(5)所接收的信號進(jìn)行控制調(diào)整時，其控制調(diào)整過程如 下.40111、幅相調(diào)整Ku頻段雙極化平板天線(5)的水平極化端口和垂直極化端口所接收 的兩路信號，分別經(jīng)可變移相器一(4-13)和衰減器一(4-11)與可變移相器二(4-14)和衰 減器二(4-12)進(jìn)行幅相調(diào)整后，均送至信號合并器(4-15)；.40112、信號合并及單路輸出通過信號合并器(4-15)對衰減器一(4-11)和衰減器 二(4-12)所輸出的兩路信號進(jìn)行合并，且通過輔控制器(3)對衰減器一(4-11)、衰減器二 (4-12)、可變移相器一(4-13)和可變移相器二(4-14)的工作參數(shù)控制調(diào)整，使得信號合并 器(4-15)單獨輸出一路垂直極化信號或一路水平極化信號；信號合并器(4-15)所輸出的 一路極化信號經(jīng)下變頻器(7)轉(zhuǎn)變?yōu)橹蓄l信號后傳送至通訊設(shè)備(8)；相應(yīng)地，通過所述單通道變極化發(fā)射系統(tǒng)(4-6)對Ku頻段雙極化平板天線(5)所發(fā)射 的信號進(jìn)行控制調(diào)整時，其控制調(diào)整過程如下.40121、信號分離通訊設(shè)備(8)所輸出的一路信號經(jīng)上變頻器(6)轉(zhuǎn)變?yōu)橐宦飞漕l信 號后送至功分器一(4-16)，再通過功分器一(4-16)將轉(zhuǎn)變后的一路射頻信號分成兩路信 號；.40122、幅相調(diào)整及雙路輸出通過功分器一(4-16)分離出的兩路信號分別經(jīng)可變移 相器三(4-17)和衰減器三(4-19)與可變移相器四(4-18)和衰減器四(4_20)進(jìn)行幅相 調(diào)整后，相應(yīng)分別饋入Ku頻段雙極化平板天線(5)的水平極化端口和垂直極化端口 ；且 本步驟中進(jìn)行幅相調(diào)整過程中，通過輔控制器(3)對可變移相器三(4-17)、可變移相器四 (4-18)、衰減器三(4-19)和衰減器四(4-20)的工作參數(shù)進(jìn)行控制調(diào)整。
8.按照權(quán)利要求7所述的動中通平板天線電子變極化方法，其特征在于所述單通道 變極化接收系統(tǒng)(4-5)還包括放大器一(11)和放大器二(12)，所述Ku頻段雙極化平板天 線(5)的水平極化端口和垂直極化端口與可變移相器一(4-13)和可變移相器二(4-14)之 間分別接有低噪聲放大器一(9)和低噪聲放大器二(10)，所述放大器一(11)和放大器二 (12)分別接在衰減器一(4-11)和衰減器二(4-12)與信號合并器(4-15)之間；且放大器 一 (11)和放大器二(12)分別用來補償信號在所述單通道變極化接收系統(tǒng)(4-5)上傳輸過 程中的損耗；所述衰減器三(4-19)和衰減器四(4-20)與Ku頻段雙極化平板天線(5)的水平極化 端口和垂直極化端口之間分別接有功率放大器一(13)和功率放大器二(14)。
9.按照權(quán)利要求6所述的動中通平板天線電子變極化方法，其特征在于步驟三中 所述的雙通道變極化系統(tǒng)包括雙通道變極化接收系統(tǒng)(4-7)和雙通道變極化發(fā)射系統(tǒng) (4-8)；所述雙通道變極化接收系統(tǒng)(4-7)包括3dB電橋一(4-21)、分別與3dB電橋一(4_21) 的兩個輸出端相接的可變移相器五(4-22)和可變移相器六(4-23)以及兩個輸入端分別與 可變移相器五(4-22)和可變移相器六(4-23)相接的3dB電橋二(4_24)，所述3dB電橋一 (4-21)的兩個輸入端分別與Ku頻段雙極化平板天線(5)的水平極化端口和垂直極化端口相接，3dB電橋二(4-24)的兩個輸出端均與下變頻器(7)的信號輸入端相接，所述可變移 相器五(4-22)和可變移相器六(4-23)均與輔控制器(3)相接且均由輔控制器(3)進(jìn)行控 制；所述雙通道變極化發(fā)射系統(tǒng)(4-8)包括分別與通訊設(shè)備(8)的信號輸出端相接的功分 器二(4-27)或3dB電橋三、分別與功分器二(4-27)或3dB電橋三的兩個輸出端相接的可 變移相器七(4-29)和可變移相器八(4-30)以及分別與可變移相器七(4-29)和可變移相 器八(4-30)的輸出端相接的3dB電橋四(4-33)，所述3dB電橋四(4_33)的兩個輸出端分 別與Ku頻段雙極化平板天線(5)的水平極化端口和垂直極化端口相接，所述可變移相器七 (4-29)和可變移相器八(4-30)均與輔控制器(3)相接且均由輔控制器(3)進(jìn)行控制；相應(yīng)地，步驟四中所述的對天線收發(fā)信號對應(yīng)進(jìn)行同步調(diào)整并實現(xiàn)極化匹配過程中， 分別通過所述雙通道變極化接收系統(tǒng)(4-7)和所述雙通道變極化發(fā)射系統(tǒng)(4-8)對Ku頻 段雙極化平板天線(5)所接收與發(fā)射的信號進(jìn)行控制調(diào)整；且通過所述雙通道變極化接收 系統(tǒng)(4-7)對Ku頻段雙極化平板天線(5)所接收的信號進(jìn)行控制調(diào)整時，其控制調(diào)整過程 如下`40211、信號正交混合及相位調(diào)整Ku頻段雙極化平板天線(5)的水平極化端口和垂 直極化端口所接收的兩路信號，先通過3dB電橋一(4-21)進(jìn)行正交混合；所述3dB電橋一 (4-21)輸出的兩路正交信號再分別經(jīng)可變移相器五(4-22)和可變移相器六(4-23)進(jìn)行相 位調(diào)整后，均送至3dB電橋二(4-24)；`40212、信號正交混合及雙路輸出通過3dB電橋二(4-24)對經(jīng)可變移相器五(4_22) 和可變移相器六(4-23)所輸出的兩路信號進(jìn)行正交混合并形成兩路線極化信號，且3dB電 橋二(4-24)所輸出的兩路線極化信號經(jīng)下變頻器(7)轉(zhuǎn)變?yōu)橹蓄l信號后傳送至通訊設(shè)備 (8)；步驟40211中進(jìn)行相位調(diào)整時，通過輔控制器(3)對可變移相器五(4-22)和可變移相 器六(4-23)進(jìn)行控制，此時3dB電橋二(4-24)的兩個輸出端相應(yīng)分別單獨輸出一路水平 極化信號與一路垂直極化信號；相應(yīng)地，通過所述雙通道變極化發(fā)射系統(tǒng)(4-8)對Ku頻段雙極化平板天線(5)所發(fā)射 的信號進(jìn)行控制調(diào)整時，其控制調(diào)整過程如下`40221、信號分離通訊設(shè)備(8)所輸出的一路信號經(jīng)上變頻器(6)轉(zhuǎn)變?yōu)橐宦飞漕l信 號后送至功分器二(4-27)或3dB電橋三，再通過功分器二(4-27)或3dB電橋三將轉(zhuǎn)變后 的一路射頻信號分成兩路信號；`40222、相位調(diào)整及雙路輸出通過功分器二(4-27)或3dB電橋三分成的兩路信號分別 經(jīng)可變移相器七(4-29)和可變移相器八(4-30)進(jìn)行相位調(diào)整后，相應(yīng)分別送入3dB電橋 四(4-33)的兩個輸入端，再通過3dB電橋四(4-33)對可變移相器七(4_29)和可變移相器 八(4-30)所輸出的兩路信號進(jìn)行正交混合并形成兩路線極化信號，并將3dB電橋四(4-33) 所輸出的兩路線極化信號分別饋入Ku頻段雙極化平板天線(5)的水平極化端口和垂直極 化端口 ；且本步驟中進(jìn)行相位調(diào)整時，通過輔控制器(3)對可變移相器七(4-29)和可變移 相器八(4-30)進(jìn)行控制，此時3dB電橋二(4-24)的兩個輸出端相應(yīng)分別單獨輸出一路水 平極化信號與一路垂直極化信號。
10.按照權(quán)利要求9所述的動中通平板天線電子變極化方法，其特征在于所述雙通 道變極化接收系統(tǒng)(4-7)還包括放大器三(4-25)、放大器四(4-26)、低噪聲放大器三(15)和低噪聲放大器四(16)，所述放大器三(4-25)和放大器四(4-26)分別接在3dB電橋一 (4-21)的兩個輸出端與可變移相器五(4-22)和可變移相器六(4-23)之間，所述低噪聲放 大器三(15)和低噪聲放大器四(16)分別接在Ku頻段雙極化平板天線(5)的水平極化端 口和垂直極化端口與3dB電橋一(4-21)的兩個輸入端之間；且步驟40211中，通過放大器 三(4-25)和放大器四(4-26)對信號傳輸過程中的損耗進(jìn)行相應(yīng)補償；所述雙通道變極化發(fā)射系統(tǒng)(4-8)還包括放大器五(4-31)和放大器六(4-32)，所述放 大器五(4-31)和放大器六(4-32)分別接在可變移相器七(4-29)和可變移相器八(4_30) 與3dB電橋四(4-33)的兩個輸入端之間，且3dB電橋四(4_33)與Ku頻段雙極化平板天 線(5)的水平極化端口和垂直極化端口之間分別接有功率放大器三(17)和功率放大器四 (18)；且步驟40222中，通過放大器五(4-31)和放大器六(4_32)對信號傳輸過程中的損耗 進(jìn)行相應(yīng)補償。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種動中通平板天線電子變極化系統(tǒng)及電子變極化方法，其系統(tǒng)包括對移動載體姿態(tài)與位置進(jìn)行實時測量的狀態(tài)信息檢測單元、據(jù)所測量信息計算出移動載體靜態(tài)及動態(tài)極化角的主控制器、對雙極化平板天線收發(fā)信號進(jìn)行極化調(diào)整的電子變極化單元和對電子變極化單元進(jìn)行控制的輔控制器；其變極化方法如下移動載體狀態(tài)信息實時檢測與同步傳送，靜態(tài)及動態(tài)極化角計算，確定電子變極化單元工作參數(shù)的實時調(diào)整量，對天線收發(fā)信號進(jìn)行同步調(diào)整并實現(xiàn)極化匹配。本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、體積小且極化控制方法簡單、可實現(xiàn)快速極化調(diào)整，能滿足低輪廓天線系統(tǒng)的設(shè)計要求，能有效適用于移動載體衛(wèi)星通信中的極化對準(zhǔn)，有效解決平板天線的變極化問題。
文檔編號H01Q21/24GK101916908SQ20101024579
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月4日
發(fā)明者姚敏立, 沈曉衛(wèi), 田海南, 蔡國新, 許華春, 賈維敏 申請人:中國人民解放軍第二炮兵工程學(xué)院