本實(shí)用新型涉及的技術(shù)領(lǐng)域涵蓋了衛(wèi)星通信、衛(wèi)星導(dǎo)航、衛(wèi)星定位以及遙控遙測(cè)等，具體為雙星雙波束S頻段衛(wèi)星通信相控陣天線。本實(shí)用新型還特別適用于在動(dòng)載體上進(jìn)行大S和中繼衛(wèi)星之間的分時(shí)通信，可根據(jù)具體的使用情況在兩顆衛(wèi)星之間進(jìn)行信號(hào)切換。該實(shí)用新型具有快速信號(hào)跟蹤、信號(hào)切換、信號(hào)捕獲、信號(hào)收發(fā)分置等特點(diǎn)。

背景技術(shù)：

在衛(wèi)星通信領(lǐng)域，S頻段的衛(wèi)星通信是一個(gè)重要的通信頻譜，工作于中繼衛(wèi)星系統(tǒng)S頻段多址(SMA)鏈路的用戶終端越來(lái)越多，相對(duì)天鏈一號(hào)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)，天鏈二號(hào)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸能力和多目標(biāo)能力大幅提高。天鏈二號(hào)衛(wèi)星增加了S頻段相控陣天線，大大增加了系統(tǒng)的S頻段多址能力?？赏瑫r(shí)提供一條前向鏈路和六條反向鏈路，可同時(shí)為多個(gè)用戶提供S頻段數(shù)據(jù)中繼和測(cè)控服務(wù)。在以往的S頻段衛(wèi)星通信天線中，根據(jù)天線形式的不同，有多種方式：

1、傳統(tǒng)的機(jī)械跟蹤天線，如反射面天線和平板陣列天線，具有高增益、制造成本低等特點(diǎn)，但是其體積笨重、拆裝不便、跟蹤速度慢等方面存在較大的劣勢(shì)，這種方式的跟蹤速度較慢，不能很好的適應(yīng)高機(jī)動(dòng)性平臺(tái)的需求。

2、一維有源相控陣天線，這類體制的天線雖然有成本相對(duì)較低的優(yōu)點(diǎn)， 但在衛(wèi)星通信領(lǐng)域，其應(yīng)有也受到了不少限制，如其體積依然龐大、仍然需要方位面機(jī)械跟蹤的缺點(diǎn)。

3、傳統(tǒng)的單星單波束有源相控陣天線，這類天線具有波束跟蹤速度快，體制先進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)，但是不具備雙星跟蹤的能力，用戶無(wú)法根據(jù)需要進(jìn)行星間鏈路的切換，使其喪失了功能復(fù)用的能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于避免上述背景技術(shù)中的不足之處，提供一種可同時(shí)共工作在中繼和大S頻段的衛(wèi)星通信兩維有源相控陣天線系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有無(wú)機(jī)械伺服機(jī)構(gòu)、波束偏轉(zhuǎn)速度快，可在兩顆星之間快速切換，可實(shí)現(xiàn)快速的跟蹤等優(yōu)點(diǎn)，具有很高的工程應(yīng)用前景。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為：

一種雙星雙波束S頻段衛(wèi)星通信相控陣天線1，包括自上到下依次排布的雙圓極化天線陣列、射頻電路層5、收發(fā)饋電網(wǎng)絡(luò)6和波控與供電板9，所述的雙圓極化天線陣列由多個(gè)雙圓極化天線單元2組成。所述的射頻電路層5由多個(gè)射頻器件組合12組成，多個(gè)射頻器件組合12的位置與多個(gè)雙圓極化天線單元2的位置分別一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，射頻器件組合12之間通過(guò)金屬帶13進(jìn)行隔離。

其中，所述的射頻器件組合12包括第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)14、雙工器17、第二單刀雙擲開(kāi)關(guān)18、放大器芯片19、第三單刀雙擲開(kāi)關(guān)20、功放芯片21、右旋圓極化端口25和左旋圓極化端口26；右旋圓極化端口25的接收信號(hào)端與雙圓極化天線單元2的右旋圓極化信號(hào)輸出端相連接，右旋圓極化端口25的信號(hào)輸出端與第二單刀雙擲開(kāi)關(guān)18的第1信號(hào)輸入端相連接；左旋圓極化端口26的一端與雙圓極化天線單元2的右旋圓極化信號(hào)輸入輸 出端相連接，左旋圓極化端口26的另一端與第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)14的信號(hào)總口相連接；第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)14的第1信號(hào)口與第三單刀雙擲開(kāi)關(guān)20的第1信號(hào)輸出口相連接，第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)14的第2信號(hào)口與雙工器17的信號(hào)總口相連接；雙工器17的信號(hào)輸出口與第二單刀雙擲開(kāi)關(guān)18的第2信號(hào)輸入端相連接，雙工器17的信號(hào)輸入口與第三單刀雙擲開(kāi)關(guān)20的第2信號(hào)輸出口相連接；第二單刀雙擲開(kāi)關(guān)18的信號(hào)總口與放大器芯片19的信號(hào)輸入端相連接；第三單刀雙擲開(kāi)關(guān)20的信號(hào)總口與功放芯片21的信號(hào)輸出端相連接；放大器芯片19的信號(hào)輸出端和功放芯片21的信號(hào)輸出端分別與收發(fā)饋電網(wǎng)絡(luò)6相連接。

其中，在射頻電路層5的側(cè)面設(shè)置有散熱齒4。

其中，所述的收發(fā)饋電網(wǎng)絡(luò)6為由接收網(wǎng)絡(luò)層和發(fā)射網(wǎng)絡(luò)層組成的層疊結(jié)構(gòu)。

其中，所述的收發(fā)饋電網(wǎng)絡(luò)6的接收信號(hào)端口22與放大器芯片19的信號(hào)輸出端相連接，收發(fā)饋電網(wǎng)絡(luò)6的發(fā)射信號(hào)端口23與功放芯片21的信號(hào)輸入端相連接。

其中，所述的射頻器件組合12還包括第一濾波器15和第二濾波器16；右旋圓極化端口25的信號(hào)輸出端與第一濾波器15的輸入端相連接，第一濾波器15的輸出端與第二單刀雙擲開(kāi)關(guān)18的第1信號(hào)輸入端相連接；第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)14的第1信號(hào)口與第二濾波器16的輸出端相連接，第二濾波器16的輸入端與第三單刀雙擲開(kāi)關(guān)的第1信號(hào)輸出口相連接。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：

1、本實(shí)用新型利用集成化結(jié)構(gòu)，利用高度集成的方式進(jìn)行供電、射頻、控制、散熱的一體化設(shè)計(jì)，提高天線陣面的空間利用率，同時(shí)減小了整個(gè) 系統(tǒng)的尺寸。

2、本實(shí)用新型利用在射頻電路內(nèi)部采用開(kāi)關(guān)進(jìn)行雙星頻率的限制，增加濾波器和雙工器，避免了信號(hào)的干擾。

3、本實(shí)用新型可進(jìn)行中繼衛(wèi)星和大S衛(wèi)星的信號(hào)選擇，具有分時(shí)形成雙波束，跟蹤不同衛(wèi)星信號(hào)的功能，具有功能復(fù)用的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的三維結(jié)構(gòu)俯視圖。

圖2是本實(shí)用新型的分層結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型的射頻模塊與散熱示意圖。

圖4是本實(shí)用新型的射頻工作原理示意圖。

圖5是本實(shí)用新型的饋電網(wǎng)絡(luò)連接示意圖。

圖6是本實(shí)用新型的波控與供電板示意圖。

具體實(shí)施方式

下面，結(jié)合圖1-圖6對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。

在雙星雙波束S頻段衛(wèi)星通信相控陣天線1中，如圖5所示，包括自上到下依次排布的雙圓極化天線陣列、射頻電路層5、收發(fā)饋電網(wǎng)絡(luò)6、波控與供電板9以及固定螺釘3等，雙圓極化天線陣列由多個(gè)雙圓極化天線單元2組成，射頻電路層5由多個(gè)射頻器件組合12組成，多個(gè)射頻器件組合12的位置與多個(gè)雙圓極化天線單元2的位置分別一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，射頻器件組合12之間通過(guò)金屬帶13進(jìn)行隔離。

在雙星雙波束S頻段衛(wèi)星通信相控陣天線中，射頻器件組合12包括第 一單刀雙擲開(kāi)關(guān)14、雙工器17、第二單刀雙擲開(kāi)關(guān)18、放大器芯片19、第三單刀雙擲開(kāi)關(guān)20、功放芯片21、右旋圓極化端口25和左旋圓極化端口26；右旋圓極化端口25的接收信號(hào)端與雙圓極化天線單元2的右旋圓極化信號(hào)輸出端相連接，右旋圓極化端口25的信號(hào)輸出端與第二單刀雙擲開(kāi)關(guān)18的第1信號(hào)輸入端相連接；左旋圓極化端口26的一端與雙圓極化天線單元2的右旋圓極化信號(hào)輸入輸出端相連接，左旋圓極化端口26的另一端與第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)14的信號(hào)總口相連接；第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)14的第1信號(hào)口與第三單刀雙擲開(kāi)關(guān)20的第1信號(hào)輸出口相連接，第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)14的第2信號(hào)口與雙工器17的信號(hào)總口相連接；雙工器17的信號(hào)輸出口與第二單刀雙擲開(kāi)關(guān)18的第2信號(hào)輸入端相連接，雙工器17的信號(hào)輸入口與第三單刀雙擲開(kāi)關(guān)20的第2信號(hào)輸出口相連接；第二單刀雙擲開(kāi)關(guān)18的信號(hào)總口與放大器芯片19的信號(hào)輸入端相連接；第三單刀雙擲開(kāi)關(guān)20的信號(hào)總口與功放芯片21的信號(hào)輸出端相連接；放大器芯片19的信號(hào)輸出端和功放芯片21的信號(hào)輸出端分別與收發(fā)饋電網(wǎng)絡(luò)6相連接。

在雙星雙波束S頻段衛(wèi)星通信相控陣天線中在射頻電路層5的側(cè)面設(shè)置有散熱齒4。收發(fā)饋電網(wǎng)絡(luò)6為由接收網(wǎng)絡(luò)層和發(fā)射網(wǎng)絡(luò)層組成的層疊結(jié)構(gòu)。收發(fā)饋電網(wǎng)絡(luò)6的接收信號(hào)端口22與放大器芯片19的信號(hào)輸出端相連接，并通過(guò)接收射頻總口7與接收設(shè)備連接；收發(fā)饋電網(wǎng)絡(luò)6的發(fā)射信號(hào)端口23與功放芯片21的信號(hào)輸入端相連接，通過(guò)發(fā)射射頻總口8與發(fā)射設(shè)備連接。

在雙星雙波束S頻段衛(wèi)星通信相控陣天線中，射頻器件組合12還包括第一濾波器15和第二濾波器16；右旋圓極化端口25的信號(hào)輸出端與第一濾波器15的輸入端相連接，第一濾波器15的輸出端與第二單刀雙擲開(kāi)關(guān) 18的第1信號(hào)輸入端相連接；第一單刀雙擲開(kāi)關(guān)14的第1信號(hào)口與第二濾波器16的輸出端相連接，第二濾波器16的輸入端與第三單刀雙擲開(kāi)關(guān)的第1信號(hào)輸出口相連接。

在雙星雙波束S頻段衛(wèi)星通信相控陣天線中，波控與供電板9包括微波電路板和上面與組件相連接的表貼式控制與供電一體化接口24、以及具有綜合處理功能的芯片25。在波控與供電板9的一側(cè)設(shè)置控制與電源總口10以及它的備份接口11，形式為扁式或者柱式連接器，可進(jìn)行控制信號(hào)以及電流的傳輸。

工作原理

該實(shí)用新型在進(jìn)行工作時(shí)，首先根據(jù)指令選擇需要跟中繼衛(wèi)星還是大S衛(wèi)星進(jìn)行通信。

與中繼衛(wèi)星通信的工作原理如下所述：

該實(shí)用新型在進(jìn)行信號(hào)接收時(shí)，根據(jù)天線系統(tǒng)所處的地理位置、平臺(tái)姿態(tài)等信息，計(jì)算出所需的波束指向角。來(lái)自衛(wèi)星的信號(hào)首先經(jīng)過(guò)雙圓線極化天線單元進(jìn)行接收，其中右旋圓極化信號(hào)直接進(jìn)入接收通道，并經(jīng)由開(kāi)關(guān)切換至中繼的接收頻率，并進(jìn)入濾波器、低噪放、移相器、衰減器等進(jìn)行信號(hào)的放大、移相和衰減，并進(jìn)入合成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信號(hào)合成。

而發(fā)射信號(hào)時(shí)，信號(hào)由發(fā)射機(jī)發(fā)出，經(jīng)過(guò)饋電網(wǎng)絡(luò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分配，進(jìn)入每一路的射頻通道，進(jìn)行信號(hào)放大、衰減、移相等，而后經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)進(jìn)行信號(hào)選擇至中繼的發(fā)射頻率，經(jīng)過(guò)其濾波器，在通過(guò)后一級(jí)的開(kāi)關(guān)進(jìn)行選擇，最終由天線左旋圓極化端口輻射出去。

與大S衛(wèi)星通信器原理如下所述：

該實(shí)用新型在進(jìn)行信號(hào)接收時(shí)，根據(jù)天線系統(tǒng)所處的地理位置、平臺(tái) 姿態(tài)等信息，計(jì)算出所需的波束指向角。來(lái)自衛(wèi)星的信號(hào)首先經(jīng)過(guò)雙圓線極化天線單元進(jìn)行接收，其中左旋圓極化信號(hào)進(jìn)入開(kāi)關(guān)，進(jìn)行大S衛(wèi)星收發(fā)信號(hào)的頻率選擇，將其與中繼頻率分開(kāi)，并進(jìn)入雙工器進(jìn)行收發(fā)信號(hào)頻率分開(kāi)，接收信號(hào)進(jìn)入開(kāi)關(guān)后，經(jīng)由濾波器、低噪放、移相器、衰減器等進(jìn)行信號(hào)的放大、移相和衰減，并進(jìn)入合成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信號(hào)合成。

而發(fā)射信號(hào)時(shí)，信號(hào)由發(fā)射機(jī)發(fā)出，經(jīng)過(guò)饋電網(wǎng)絡(luò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分配，進(jìn)入每一路的射頻通道，進(jìn)行信號(hào)放大、衰減、移相等，而后經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)進(jìn)行信號(hào)選擇至大S的發(fā)射頻率，經(jīng)過(guò)雙工器，后一級(jí)開(kāi)關(guān)進(jìn)行選擇，最終由天線左旋圓極化端口輻射出去。