專利名稱：一種新型“動中通”低輪廓衛(wèi)星天線輻射板結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動通信及天線技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及適用于車載(船載、或機載)衛(wèi)星移動通信的一種新型“動中通”低輪廓衛(wèi)星天線輻射板結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在衛(wèi)星通信領(lǐng)域、特別是在靜止狀態(tài)使用的情況下，大多使用拋物面碟形天線，這類天線價格低廉，因而具有很大的市場。然而，由于衛(wèi)星的距離遙遠，不僅要求天線有很大的增益，而且需要有極高的對星精度。對于運動狀態(tài)，而非靜止狀態(tài)下的應用(如，車船載或機載)，要能在行駛中保持通信的暢通，系統(tǒng)就要復雜得多。
車載(船載或機載)衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)通常又稱為“動中通”。動中通以往大多采用拋物面碟形天線，其致命缺點是輪廓高(即高度高)，體積大、重量重、在行駛中阻力大、對星捕星速度慢，因而不適合在高速行駛的情況下使用。相對而言，平板天線具有低輪廓的優(yōu)勢，特別適合在高速行駛的載體上使用。平板天線通常包含有一塊或多塊平面輻射板及波束形成網(wǎng)絡(luò)，每塊板上有若干個輻射元(11)，波束形成網(wǎng)絡(luò)可采用不同的技術(shù)(波導、或微帶技術(shù)等)來實現(xiàn)，但目前的平板天線只采用某種單一的技術(shù)來構(gòu)成波束形成網(wǎng)絡(luò)，其精度達不到對衛(wèi)星進行準確指向、捕獲與跟蹤的要求，而且厚度也較厚，并不能真正實現(xiàn)低輪廓。發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種精度高、能在運動狀態(tài)中實現(xiàn)精確衛(wèi)星指向、衛(wèi)星捕捉的新型“動中通”低輪廓衛(wèi)星天線輻射板結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明解決此問題所采用的技術(shù)方案是 一種新型“動中通”低輪廓衛(wèi)星天線輻射板結(jié)構(gòu)，包括用于接收或發(fā)送衛(wèi)星輻射信號的天線輻射層，所述天線輻射層包括由多個輻射元組成的天線輻射陣列，其特征在于還包括一個或以上用于將天線輻射陣列所接收的衛(wèi)星輻射信號分配或合并的信號傳輸通道，所述信號傳輸通道與天線輻射陣列連接；所述信號傳輸通道包括采用懸浮帶狀線進行功率分配或合并的第一功率信號配置層和采用波導進行功率分配或合并的第二功率信號配置層，所述天線輻射層、第一功率信號配置層和第二功率信號配置層依次相繼連接，所述第一功率信號配置層包括至少一層懸浮帶狀線配置層，所述第二功率信號配置層包括至少一層波導配置層；所述懸浮帶狀線配置層包括多個用于將一路以上輻射信號合并為一路輻射信號或?qū)⒁宦份椛湫盘柗峙錇槎嗦份椛湫盘柕膽腋罹€組件；其中最上層懸浮帶狀線配置層中的懸浮帶狀線組件的一端多個接口分別與多個輻射元連接，另一端的一個接口則與置于其下層的懸浮帶狀線配置層或波導配置層連接；所述波導配置層包括多個用于將一路以上輻射信號合并為一路輻射信號或?qū)⒁宦份椛湫盘柗峙錇槎嗦份椛湫盘柕牟▽ЫM件，其中最上層波導配置層內(nèi)的波導組件的一側(cè)多個接口分別與置于其上層的懸浮帶狀線配置層連接。
本發(fā)明一種新型“動中通”低輪廓衛(wèi)星天線輻射板結(jié)構(gòu)，通過第一功率信號配置層和第二功率配置層對天線輻射層進行配置，其中第一功率信號配置層包括至少一層的懸浮帶狀線配置層，懸浮帶狀線配置層內(nèi)的懸浮帶狀線組件通過懸浮帶狀線實現(xiàn)功率的分配或合并，形成波束網(wǎng)絡(luò)，當發(fā)射信號時，通過懸浮帶狀線組件對信號進行分解，并連接至多個輻射元發(fā)射信號，增加天線的發(fā)射增益，當接收信號時，懸浮帶狀線組件對多個輻射元所接收信號進行合并，并可根據(jù)輻射元的數(shù)量增加懸浮帶狀線配置層的數(shù)量，讓裝配過程更加簡單，而采用懸浮帶狀線實現(xiàn)輻射信號的分配或合并，懸浮帶狀線具有良好的柔軟性，厚度十分小，能大大降低天線輻射板的厚度，實現(xiàn)天線的低輪廓，當通過第一功率信號配置層完成對衛(wèi)星輻射信號的初步合并后，通過第二功率信號配置層對信號進一步的合并，其中第二功率信號配置層包括至少一層波導配置層，波導配置層內(nèi)設(shè)置有波導組件，輻射信號通過矩形波導實現(xiàn)對信號的分配或合并，波導具有低損耗的特點，采用波導組件對信號進行分配或合并形成波束網(wǎng)絡(luò)，能有效降低信號的損耗，使天線輻射板的精度大大增加；本發(fā)明通過懸浮帶狀線配置層和波導配置層對輻射信號進行配置或合并，采用平板分層結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)拋物面碟形天線相比不僅輪廓低、體積小、重量輕，而且結(jié)合了懸浮帶狀線及波導兩種技術(shù)，不僅能有效降低天線的厚度，實現(xiàn)低輪廓，而且能保證天線的精度，提高系統(tǒng)的性能。 采用天線輻射陣列，該結(jié)構(gòu)讓系統(tǒng)具有網(wǎng)格形的輻射元，這些輻射元之間的距離很小，因而對星的角度比較大，功率損耗比較小，剖面高度比較低，旁瓣特性也比較好。實現(xiàn)了在運動狀態(tài)中能自動準確地對星，特別適合于在車載衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)，即“動中通”中使用，使之在行駛中始終能保持對衛(wèi)星的指向、捕獲和跟蹤，確保通信的暢通，有效提高了天線終端的發(fā)射、接收效果，保持暢通的通信，取得了很好的社會效益和經(jīng)濟效益，對低輪廓衛(wèi)星系統(tǒng)的推廣起到重要作用。
進一步，所述天線輻射板結(jié)構(gòu)包括兩個信號傳輸通道，其中一個通道為 用于傳輸水平極化信號的水平極化信號傳輸通道，另一個傳輸通道為用于傳輸垂直極化信號的垂直極化信號傳輸通道，所述水平極化信號傳輸通道和垂直極化信號傳輸通道均與天線輻射陣列的輻射元連接。水平極化信號傳輸通道和垂直極化信號傳輸通道分別接收或發(fā)送水平極化信號和垂直極化信號，這兩種信號的處理方法完全相同。該設(shè)置能讓天線輻射板具有接收和發(fā)送水平極化信號和垂直極化信號的能力，能有效提高天線輻射板的適應性和實用性。
進一步，所述天線輻射板還包括微波通道層，所述微波通道層包括用于選擇該通道發(fā)射或接收衛(wèi)星輻射信號的雙工器和對信號進行處理并對收發(fā)電路進行隔離的射頻濾波器，所述第二功率信號配置層、雙工器和射頻濾波器依次相繼連接。雙工器用于對天線輻射板的接收、發(fā)送狀態(tài)進行選擇，射頻濾波器用于對信號進行濾波及對收發(fā)電路進行隔離， 將雙工器和射頻濾波器集成在天線輻射板中，不但可以減少信號傳輸線所帶來的損耗，而且能提高天線輻射板的集成度，使其工作效率更高。
進一步，所述第一功率信號配置層包括至少兩層懸浮帶狀線配置層，所述相鄰兩層的懸浮帶狀線配置層之間通過激勵探針相互連接。所述激勵探針為同軸TEM轉(zhuǎn)換裝置， 其作用為連接相鄰兩層懸浮帶狀線配置層，由于懸浮帶狀線組件在俯仰面上對信號進行分配或合并，需要在方位面對兩層的懸浮帶狀線組件進行連接，通過激勵探針進行連接，能有效提高系統(tǒng)的EIRP和G/T值。與其它類型的功率分配網(wǎng)絡(luò)相比，這種實現(xiàn)方式的功率損耗最小，能提聞天線福射板的福射效率與精度。
進一步，所述第一功率信號配置層包括兩層懸浮帶狀線配置層，分別為懸浮帶狀線配置上層和懸浮帶狀線配置下層；懸浮帶狀線配置上層和懸浮帶狀線配置下層內(nèi)的懸浮帶狀線組件，所述懸浮帶狀線組件包括具至少兩個帶狀線分配連接端和一個帶狀線合并連接端，各個帶狀線分配連接端通過懸浮帶狀線匯合連接至帶狀線合并連接端；所述天線輻射陣列劃分為多個區(qū)域，懸浮帶狀線配置上層內(nèi)的多個上層懸浮帶狀線組件分別與區(qū)域內(nèi)的輻射元連接，其中上層懸浮帶狀線組件的各個帶狀線分配連接端分別與對應區(qū)域內(nèi)的各個輻射元連接，懸浮帶狀線配置下層內(nèi)的下層懸浮帶狀線組件的各個帶狀線分配連接端分別與至少兩個上層懸浮帶狀線組件的帶狀線合并連接端連接，而下層懸浮帶狀線組件的帶狀線合并連接端則連接至下層的波導配置層。所述懸浮帶狀線為位于基片上的帶狀線， 將其置于兩個腔體之間便成為懸浮帶狀線，在將信號送入波導腔體之前，通過懸浮微帶組件內(nèi)的懸浮帶狀線對輻射信號進行功率分配。由于采用了懸浮帶狀線技術(shù)，因此懸浮帶狀線配置層厚度的很小，通過設(shè)置兩層懸浮帶狀線配置層，能減少天線輻射板的體積，節(jié)省天線材料，而且能有效提高第一功率信號配置層的功率配置效率。
進一步，所述懸浮帶狀線配置上層和懸浮帶狀線配置下層的合并比例均為4:1。其中懸浮帶狀線配置上層和懸浮帶狀線配置下層內(nèi)的懸浮帶狀線組件包括四個帶狀線分配連接端和一個帶狀線合并連接端，當從上層接收信號時，四個帶狀線分配連接端通過懸浮帶狀線對4路信號進行合并，并通過帶狀線合并連接端向下層信號輸出，從而讓懸浮帶狀線配置上層和懸浮帶狀線配置下層的合并比例均為4:1。
進一步，所述懸浮帶狀線組件還包括用于調(diào)節(jié)輻射信號相位使天線在俯仰面上實現(xiàn)預傾斜的延遲線，所述延遲線設(shè)置于懸浮帶狀線的一段上。通過對輻射信號的相位進行調(diào)節(jié)，即可在俯仰面上實現(xiàn)預傾斜，本發(fā)明通過在懸浮帶狀線組件上設(shè)置延遲線，對輻射信號的相位進行調(diào)整，實現(xiàn)在平板天線俯仰面上的預傾斜，通過調(diào)節(jié)延遲線的長度，即可對輻射信號的傾斜角度進行調(diào)節(jié)。
進一步，所述第二功率信號配置層包括兩層波導配置層，分別為波導配置上層和波導配置下層，其中波導配置層 內(nèi)的波導組件包括至少兩個波導分配連接端和一個波導合并連接端，所述至少兩個的波導分配連接端通過波導管道匯合連接至波導合并連接端；其中置于波導配置上層的為上層波導組件，置于波導配置下層的為下層波導組件，其中波導配置下層在方位面上設(shè)置有一個下層波導組件；所述上層波導組件各個波導分配連接端與第一功率信號配置層內(nèi)底層的懸浮帶狀線配置層連接，上層波導組件的波導合并連接端與波導配置下層的下層波導組件的其中一個波導分配連接端連接，而下層波導組件的波導合并連接端則進行輸出。通過波導完成對輻射信號的分配或合并，其精度更高，而波導配置上層和波導配置下層分別用于實現(xiàn)在俯仰面和方位面上輻射信號的配置，對信號的處理更加全面。
進一步，所述波導配置上層和波導配置下層的合并比例分別為2:1和16:1。其中波導配置上層內(nèi)的上層波導組件包括2個波導分配連接端和I個波導分配連接端。波導配置下層內(nèi)的下層波導組件包括16個波導分配連接端和I個波導分配連接端，因此波導配置上層和波導配置下層的合并比例分別為2:1和16:1。
進一步，所述下層波導組件包括多個分配器，所述分配器用于將兩路輻射信號合并成一路信號，或?qū)⒁宦沸盘柗峙錇槎嗦沸盘?，通過在方位面上設(shè)置的分配器對信號進行多次合并或分配，大大地降低了天線輻射板的厚度，使其布置更加合理。其中下層波導組件的每個分配器均具有不同的形狀，該設(shè)置使得中間的通道能獲得大的功率，其作用是把更多的功率分配到所需要的方向，這樣更多的功率就會集中到中央部位的輻射元上，從而降低了系統(tǒng)的旁瓣電平。
進一步，所述輻射元包括設(shè)置于仿真空氣材料上的微帶片，還包括分別用于水平極化和垂直極化的兩個微帶饋電裝置，用于水平極化的微帶饋電裝置與水平極化信號傳輸通道連接，用于垂直極化的微帶饋電裝置與垂直極化信號傳輸通道連接。輻射元通過兩個微帶饋電裝置來饋送信號，一個用于水平極化，另一個用于垂直極化，微帶片具有體積小、 重量輕、低輪廓的優(yōu)點，而且其電性能多樣化。不同設(shè)計的微帶元，其最大輻射方向可以在掃描范圍內(nèi)調(diào)整；易于得到各種極化，而且容易集成在天線輻射板上，能和有源器件、電路集成為統(tǒng)一的組件。


下面結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明作進一步說明。
圖1是本發(fā)明低輪廓衛(wèi)星天線輻射板結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)框圖。
圖2是本發(fā)明低輪廓衛(wèi)星天線輻射板結(jié)構(gòu)的模塊連接框圖。
圖3是本發(fā)明懸浮帶狀線配置上層與輻射元的連接示意圖。
圖4是本發(fā)明懸浮帶狀線配置下層與波導配置上層的連接示意圖。
圖5是本發(fā)明懸浮帶狀線組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是本發(fā)明波導配置下層的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
參照圖1所示，本發(fā)明的一種新型“動中通”低輪廓衛(wèi)星天線輻射板結(jié)構(gòu)，為多層復合結(jié)構(gòu)，能同時進行雙頻段、雙極化操作，其中設(shè)置于天線輻射板最上層的為天線輻射層 1，天線輻射層I用于接收來自衛(wèi)星的輻射信號和向衛(wèi)星發(fā)射輻射信號與衛(wèi)星進行通信，所述天線輻射層I由多個輻射元11組成的天線輻射陣列，所述輻射元11包括設(shè)置于仿真空材料上的微帶片和分別用于水平極化和垂直極化的兩個微帶饋電裝置，所述兩個微帶饋電裝置與微帶片相連，微帶片具有體積小、重量輕、低輪廓的優(yōu)點，而且其電性能多樣化。不同設(shè)計的微帶元，其最大輻射方向可以在掃描范圍內(nèi)調(diào)整；易于得到各種極化，而且容易集成在天線輻射板上，能和有源器件、電路集成為統(tǒng)一的組件。
相應地，為了提高天線輻射板的適應性和實用性，讓天線輻射板具有雙頻段、雙極化操作的性能，所述天線輻射板還包括用于傳輸水平極化信號的水平極化信號傳輸通道5 和用于傳輸垂直極化信號的垂直極化信號傳輸通道6，參照圖1所示，所述水平極化信號傳輸通道5和垂直極化信號傳輸通道6分別與輻射元11上的水平極化微帶饋電裝置和垂直極化饋電裝置連接，使其可分別接收水平極化信號和垂直極化信號，并可發(fā)射這兩種極化信號，大大地提高了天線輻射板的性能。
參照圖1、圖2所示，由于水平極化信號傳輸通道5和垂直極化信號傳輸通道6的結(jié)構(gòu)相同，在此針對其中一個信號傳輸通道進行描述，所述信號傳輸通道包括采用懸浮帶狀線進行功率分配或合并的第一功率信號配置層2、采用波導進行功率分配或合并的第二功率信號配置層3和微波通道層4。其中第一功率信號配置層包括至少一層懸浮帶狀線配置層，所述第二功率信號配置層3包括至少一層波導配置層。
本實施例中第一功率信號配置層2和第二功率信號配置層3分別設(shè)置有兩層懸浮帶狀線配置層和波導配置層。其中處于天線輻射層I下方的是懸浮帶狀線配置上層21，用于與天線輻射層I上的輻射元11連接獲取功率信號或通過輻射元11發(fā)送功率信號，參照圖2、圖3所示，所述懸浮帶狀線配置上層21包括多個上層懸浮帶狀線組件211，其中天線輻射陣列上的輻射元11劃分為多個區(qū)域，每個區(qū)域分別與一個上層懸浮帶狀線組件211相對應，每個區(qū)域包括若干個輻射元11，所述上層懸浮帶狀線組件211包括與區(qū)域內(nèi)輻射元 11數(shù)量相同的上層帶狀線分配連接端al和一個上層帶狀線合并連接端a2，上層帶狀線分配連接端al分別與對應區(qū)域內(nèi)的的各個輻射元11連接，并通過懸浮帶狀線9將各個連接端口的輻射信號兩兩合并，最后連接至上層帶狀線合并連接端a2，其中用于接收和發(fā)送垂直極化信號的上層帶狀線分配連接端al與垂直極化饋電裝置連接，用于接收和發(fā)送水平極化信號的上層帶狀線分配連接端al與水平極化饋電裝置連接，為下方的復合層提供水平極化信號和垂直極化信號。上述的懸浮帶狀線9為位于基片上的帶狀線，將其置于兩個腔體之間便成為懸浮帶狀線，在將信號送入波導腔體之前，通過懸浮微帶組件內(nèi)的懸浮帶狀線對輻射信號進行功率分配。由于采用了懸浮帶狀線技術(shù)，因此懸浮帶狀線配置層厚度的很小，通過設(shè)置兩層懸浮帶狀線配置層，能減少天線輻射板的體積，節(jié)省天線材料，而且能有效提高第一功率信號配置層2的功率配置效率。
位于懸浮帶狀線配置上層21下方的是懸浮帶狀線配置下層22，用于對懸浮帶狀線配置上層21的功率信號進一步的合并，并實現(xiàn)向下層矩形波導的轉(zhuǎn)換，懸浮帶狀線配置下層22包括多個下層懸浮帶狀線組件221，參照圖5所示，和上層懸浮帶狀線組件211相同，下層懸浮 帶狀線組件221包括多個下層帶狀線分配連接端bl和一個下層帶狀線合并連接端b2，而且各個下層帶狀線分配連接端bl通過懸浮帶狀線9兩兩合并，最終連接至下層帶狀線合并連接端b2，其中下層懸浮帶狀線組件221的下層帶狀線分配連接端bl與上層懸浮帶狀線組件211的上層帶狀線合并連接端a2通過激勵探針進行連接，實現(xiàn)對懸浮帶狀線配置上層21輻射信號的進一步合并，所述激勵探針為同軸TEM轉(zhuǎn)換裝置，其作用為連接相鄰兩層懸浮帶狀線配置層，由于懸浮帶狀線組件在俯仰面上對信號進行分配或合并，需要在方位面對兩層的懸浮帶狀線組件進行連接，通過激勵探針進行連接，能有效提高系統(tǒng)的 EIRP和G/T值，因而與其它類型的功率分配網(wǎng)絡(luò)相比，這種實現(xiàn)方式的功率損耗最小，能提高天線輻射板的精度。
進一步，所述下層懸浮帶狀線組件221還包括用于調(diào)節(jié)輻射信號相位使天線在俯仰面上實現(xiàn)預傾斜的延遲線8，所述延遲線8設(shè)置于懸浮帶狀線9的一段上。通過對輻射信號的相位進行調(diào)節(jié)，即可在俯仰面上實現(xiàn)預傾斜，本發(fā)明通過在下層懸浮帶狀線組件221 上設(shè)置延遲線8，對輻射信號的相位進行調(diào)整，實現(xiàn)在平板天線俯仰面上的預傾斜，通過調(diào)節(jié)延遲線8的長度，即可對輻射信號的傾斜角度進行調(diào)節(jié)。
參照圖2、圖4所示，位于懸浮帶狀線配置下層22下方的是波導配置上層31，輻射信號通過該層的矩形波導實現(xiàn)信號的進一步合并，所述波導配置上層31包括多個上層波導組件311，所述上層波導組件311用于連接下層懸浮帶狀線組件221并對信號進行進一步的合并，上層波導組件311包括至少兩個的上層波導分配連接端Cl和一個上層波導合并連接端c2，上層波導分配連接端Cl與上層的下層懸浮帶狀線組件221的下層帶狀線合并連接端b2連接，通過矩形波導對至少兩個下層懸浮帶狀線組件221的功率信號進行合并， 并通過上層波導合并連接端c2向下層輸出信號，參照圖5所示，所述下層懸浮帶狀線組件 221的下層帶狀線合并連接端b2通過轉(zhuǎn)換接頭7實現(xiàn)功率信號向矩形波導的轉(zhuǎn)換，所述轉(zhuǎn)接接頭為與輻射元11相類似的諧振頭。
參照圖2、圖6所示，位于波導配置上層31下方的是波導配置下層32，所述波導配置下層32對波導配置上層31的輻射信號在方位面上進一步合并，所述波導配置下層32包括設(shè)置在方位面上的下層波導組件321，下層波導組件321包括至少兩個下層波導分配連接端Pl和一個下層波導合并連接端P2，下層波導組件321的下層波導分配連接端pi分別與多個上層波導組件311的上層波導合并連接端c2連接，下層波導組件321的各個下層波導分配連接端Pl通過矩形波導對輻射信號進行兩兩合并，最后通過下層波導合并連接端 P2進行合并輸出。采用波導對信號進行合并，其精度更高，而波導配置上層31和波導配置下層32分別用于實現(xiàn)在俯仰面和方位面上輻射信號的配置，對信號的處理更加合理。
進一步，參照圖6所示，所述下層波導組件321包括多個分配器p3，所述分配器 P3用于將兩路輻射信號合并成一路信號，或?qū)⒁宦沸盘柗峙錇槎嗦沸盘?，通過在方位面上設(shè)置的分配器P3對信號進行多次合并，大大地降低了天線輻射板的厚度，使其布置更加合理。其中下層波導組件321的每個分配器p3均具有不同的形狀，該設(shè)置使得中間的通道能獲得大的功率，其作用是把更多的功率分配到所需要的方向，這樣更多的功率就會集中到中央部位的輻射元11上，從而降低了系統(tǒng)的旁瓣電平。
位于波導配置下層32下方的是微波通道層4，所述微波通道層4包括用于選擇該通道發(fā)射或接收衛(wèi)星輻射信號的雙工器41和對信號進行處理并對收發(fā)電路進行隔離的射頻濾波器42，所述下層波導合并連接端p2、雙工器41和射頻濾波器42依次相繼連接，為了在組裝過程中更加方便，微波通道為上下兩層組合的結(jié)構(gòu)，以方便組裝雙工器41和射頻濾波器42，這兩層結(jié)合即形成一個微波通道，由于在該層內(nèi)沒有足夠的空間完成功率分配，因此需要第一功率信號配置層2、第二功率信號配置層3完成輻射信號功率的分配和合并。雙工器41用于對天線輻射板的接收、發(fā)送狀態(tài)進行選擇，射頻濾波器42用于對信號進行濾波并對收發(fā)電路進行隔離，將雙工器41和射頻濾波器42集成在天線輻射板中，不但可以減少信號傳輸線所帶來的損耗，而且能提高天線輻射板的集成度，使其工作效率更高。
更具體地，以對輻射信號的合并為例，對衛(wèi)星輻射信號的接收具體過程進行描述， 天線輻射板包括水平極化信號傳輸通道5和垂直極化信號傳輸通道6，由于上述兩個通道的結(jié)構(gòu)相同，因此以下針對其中一個通道進行描述。
當天線輻射板需要接收信號時，通過雙工器41設(shè)置天線輻射板為接收狀態(tài)，這時衛(wèi)星輻射信號可依次通過天線輻射層1、懸浮帶狀線配置上層21、懸浮帶狀線配置下層22， 波導配置上層31，波導配置下層32及微波通道層4對信號進行合并，其具體過程如下參照圖2所示，所述天線輻射陣列由16行、32列共512個輻射元11組成，其中每個輻射元11為長20毫米寬12毫米的長方格，該組合為經(jīng)過大量實驗后得出的，在該尺寸下的天線輻射陣列具有較佳的性能，且信號的合并更加簡單，能有效減少為了配置輻射信號形成波束網(wǎng)絡(luò)所需的復合層數(shù)，進一步降低天線輻射板的厚度，進而降低天線的輪廓高度。天線輻射陣列中每4個輻射元11組成一個區(qū)域，懸浮帶狀線配置上層21內(nèi)的各個上層懸浮帶狀線組件211分別與各個區(qū)域?qū)?，其中上層懸浮帶狀線組件211包括4個上層帶狀線分配連接端al和I個上層帶狀線合并連接端a2，每個上層帶狀線分配連接端al分別與一個輻射元11連接，于是4個輻射元11所獲得的信號通過上層懸浮帶狀線組件211合并成一路信號，于是天線輻射層I的512路信號合并成128路信號，完成信號的第一次合并其合并比例為4:1。
懸浮帶狀線配置下層22對信號進行第二次的合并，其中懸浮帶狀線配置下層22 內(nèi)的一個下層懸浮帶狀線組件2214個下層帶狀線分配連接端bl和I個下層帶狀線合并連接端b2，與4個上層懸浮帶狀線組件211相對應，于是4個上層懸浮帶狀線組件211的4路信號再一次合并，并轉(zhuǎn)換成矩形波導信號向下層傳輸，即懸浮帶狀線配置上層21的128路信號合并為32路信號，完成信號的第二次合并，其合并比例為4:1。
波導配置上層31對信號進行第三次的合并，其中上層波導組件311包括2個上層波導分配連接端Cl和I個上層波導合并連接端c2，一個上層波導組件311與兩個下層懸浮帶狀線組件221相對應，將兩個下層懸浮帶狀線組件221的兩路信號合并為一路信號，即將懸浮帶狀線配置下層22的32路信號合并為16路信號，完成信號的第三次合并，其合并比例為2:1。
波導配置下層32對信號進行第四次合并，其中下層波導組件321包括16個下層波導分配連接端Pl和I個下層波導合并連接端P2，所述下層波導組件321與16個上層波導組件311相對應，將波導配置上層31的16路信號合并為I路信號，并輸出至微波通道層， 通過依次通過雙工器41和射頻濾波器42對信號進行處理及輸出。
由于信號傳輸通道為雙向傳輸?shù)耐ǖ?，其信號的傳輸過程是可逆的，因此天線輻射板發(fā)射信號時，依次通過微波通道層4、波導配置下層32、波導配置上層31、懸浮帶狀線配置下層22、懸浮帶狀線配置上層21將輻射信號層層進行分配，形成波束網(wǎng)絡(luò)，最終在天線輻射層I上的各個輻射元11上對信號進行輻射，實現(xiàn)整個信號發(fā)射的過程，由于對各個復合層進行復合處理的過程是與合并的過程相反的，在此不再詳細具體描述。
以上所述，只是本發(fā)明的較佳實施例而已，本發(fā)明并不局限于上述實施方式，只要其以相同的手段達到本發(fā)明的技術(shù)效果，都應屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種新型“動中通”低輪廓衛(wèi)星天線輻射板結(jié)構(gòu)，包括用于接收或發(fā)送衛(wèi)星輻射信號的天線輻射層(I)，所述天線輻射層(I)包括由多個輻射元(11)組成的天線輻射陣列，其特征在于還包括一個或以上用于將天線輻射陣列所接收的衛(wèi)星輻射信號分配或合并的信號傳輸通道，所述信號傳輸通道與天線輻射陣列連接； 所述信號傳輸通道包括采用懸浮帶狀線進行功率分配或合并的第一功率信號配置層(2)和采用波導進行功率分配或合并的第二功率信號配置層(3)，所述天線輻射層(I)、第一功率信號配置層(2)和第二功率信號配置層(3)依次相繼連接，所述第一功率信號配置層(2)包括至少一層懸浮帶狀線配置層，所述第二功率信號配置層(3)包括至少一層波導配置層； 所述懸浮帶狀線配置層包括多個用于將一路以上輻射信號合并為一路輻射信號或?qū)⒁宦份椛湫盘柗峙錇槎嗦份椛湫盘柕膽腋罹€組件；其中最上層懸浮帶狀線配置層中的懸浮帶狀線組件的一端多個接口分別與多個輻射元(11)連接，另一端的一個接口則與置于其下層的懸浮帶狀線配置層或波導配置層連接； 所述波導配置層包括多個用于將一路以上輻射信號合并為一路輻射信號或?qū)⒁宦份椛湫盘柗峙錇槎嗦份椛湫盘柕牟▽ЫM件，其中最上層波導配置層內(nèi)的波導組件的一側(cè)多個接口分別與置于其上層的懸浮帶狀線配置層連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型“動中通”低輪廓衛(wèi)星天線輻射板結(jié)構(gòu)，其特征在于所述天線輻射板結(jié)構(gòu)包括兩個信號傳輸通道，其中一個通道為用于傳輸水平極化信號的水平極化信號傳輸通道(5)，另一個傳輸通道為用于傳輸垂直極化信號的垂直極化信號傳輸通道(6 )，所述水平極化信號傳輸通道(5 )和垂直極化信號傳輸通道(6 )均與天線輻射陣列的輻射元(11)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型“動中通”低輪廓衛(wèi)星天線輻射板結(jié)構(gòu)，其特征在于所述天線輻射板還包括微波通道層(4)，所述微波通道層(4)包括用于選擇該通道發(fā)射或接收衛(wèi)星輻射信號的雙工器(41)和對信號進行處理并對收發(fā)電路進行隔離的射頻濾波器(42)，所述第二功率信號配置層(3)、雙工器(41)和射頻濾波器(42)依次相繼連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型“動中通”低輪廓衛(wèi)星天線輻射板結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第一功率信號配置層(2)包括至少兩層懸浮帶狀線配置層，所述相鄰兩層的懸浮帶狀線配置層之間通過激勵探針相互連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的一種新型“動中通”低輪廓衛(wèi)星天線輻射板結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第一功率信號配置層(2)包括兩層懸浮帶狀線配置層，分別為懸浮帶狀線配置上層(21)和懸浮帶狀線配置下層(22 );懸浮帶狀線配置上層(21)和懸浮帶狀線配置下層(22)內(nèi)的懸浮帶狀線組件包括具有至少兩個帶狀線分配連接端和一個帶狀線合并連接端，各個帶狀線分配連接端通過懸浮帶狀線匯合連接至帶狀線合并連接端；所述天線輻射陣列劃分為多個區(qū)域，懸浮帶狀線配置上層(21)內(nèi)的多個上層懸浮帶狀線組件(211)分別與區(qū)域內(nèi)的輻射元(11)連接，其中上層懸浮帶狀線組件(211)的各個帶狀線分配連接端分別與對應區(qū)域內(nèi)的各個輻射元(11)連接，懸浮帶狀線配置下層(22)內(nèi)的下層懸浮帶狀線組件(221)的各個帶狀線分配連接端分別與至少兩個上層懸浮帶狀線組件(211)的帶狀線合并連接端連接，而下層懸浮帶狀線組件(221)的帶狀線合并連接端則連接至下層的波導配置層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5任一所述的一種新型“動中通”低輪廓衛(wèi)星天線輻射板結(jié)構(gòu)，其特征在于所述懸浮帶狀線配置上層(21)和懸浮帶狀線配置下層(22 )的合并比例均為4:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種新型“動中通”低輪廓衛(wèi)星天線輻射板結(jié)構(gòu)，其特征在于所述懸浮帶狀線組件還包括用于調(diào)節(jié)輻射信號相位使天線在俯仰面上實現(xiàn)預傾斜的延遲線(8 )，所述延遲線(8 )設(shè)置于懸浮帶狀線的一段上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的一種新型“動中通”低輪廓衛(wèi)星天線輻射板結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第二功率信號配置層(3)包括兩層波導配置層，分別為波導配置上層(31)和波導配置下層(32)，其中波導配置層內(nèi)的波導組件包括至少兩個波導分配連接端和一個波導合并連接端，所述至少兩個的波導分配連接端通過波導管道匯合連接至波導合并連接端；其中置于波導配置上層(31)的為上層波導組件(311)，置于波導配置下層(32)的為下層波導組件(321)，其中波導配置下層(32)在方位面上設(shè)置有一個下層波導組件(321);所述上層波導組件(311)各個波導分配連接端與第一功率信號配置層(2)內(nèi)底層的懸浮帶狀線配置層連接，上層波導組件(311)的波導合并連接端與波導配置下層(32)的下層波導組件(321)的其中一個波導分配連接端連接，而下層波導組件(321)的波導合并連接端則進行輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種新型“動中通”低輪廓衛(wèi)星天線輻射板結(jié)構(gòu)，其特征在于所述波導配置上層(31)和波導配置下層(32)的合并比例分別為2:1和16:1。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型“動中通”低輪廓衛(wèi)星天線輻射板結(jié)構(gòu)，其特征在于所述輻射元(11)包括設(shè)置于仿真空氣材料上的微帶片，還包括分別用于水平極化和垂直極化的兩個微帶饋電裝置，用于水平極化的微帶饋電裝置與水平極化信號傳輸通道(5)連接，用于垂直極化的微帶饋電裝置與垂直極化信號傳輸通道(6 )連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型“動中通”低輪廓衛(wèi)星天線輻射板結(jié)構(gòu)，包括天線輻射層和一個或以上信號傳輸通道，所述信號傳輸通道包括由至少一層懸浮帶狀線配置層組成的第一功率信號配置層和由至少一層波導配置層組成的第二功率信號配置層，本發(fā)明通過懸浮帶狀線配置層和波導配置層對輻射信號進行配置或合并，采用平板分層結(jié)構(gòu)，不僅輪廓低、體積小、重量輕，而且結(jié)合了懸浮帶狀線及波導兩種技術(shù)，能有效降低天線的厚度，實現(xiàn)低輪廓，而且能保證天線的精度，提高系統(tǒng)的性能，特別適合于在車載衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)，即“動中通”中使用，能在行駛的狀態(tài)下保持對衛(wèi)星的指向、捕獲和跟蹤，對于低輪廓衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的推廣起到了很大作用。
文檔編號H01Q21/24GK103022662SQ201210455419
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者梁釗, 雷劍平, 何塞·阿隆索, 安娜·魯茨, 阿伯托·培倫, 克里思媞娜·拉文 申請人:廣東隆伏通訊設(shè)備有限公司, Tti公司