專利名稱：一種相掃固定多波束模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及相控陣技術(shù)，特別是一種相掃固定多波束模塊。
背景技術(shù)：
在衛(wèi)星信號接收中，目前常用的衛(wèi)星接收天線主要包括拋物面天線、喇叭天線和平板天線，其中拋物面天線又包括偏饋天線、卡塞格倫天線、格里高利天線。隨著用戶需求的不斷發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了在移動當中接收衛(wèi)星信號的需求，即動態(tài)衛(wèi)星信號接收。通常情況下，移動當中的物體對衛(wèi)星接收天線的體積和高度的要求較嚴格，一般需要高度低、體積小的衛(wèi)星接收天線，從而與載體外形能夠很好吻合。例如移動中的火車、汽車等交通工具的可利用空間就非常有限，因此通常無法放置高度和體積較大的衛(wèi)星接收天線。然而，目前無論是拋物面天線、喇叭天線還是平板天線的體積和高度都比較大，無法適應(yīng)動態(tài)衛(wèi)星信號接收中對天線高度和體積的嚴格要求。
相控陣天線目前廣泛應(yīng)用于軍事當中，它是一種由許多輻射單元排成陣列形式的定向天線，并且各輻射單元之間的輻射能量和相位關(guān)系是可以控制的。典型的相控陣天線是利用電子計算機控制移相器，以通過改變天線孔徑上的相位分布來實現(xiàn)波束在空間掃描。同拋物面天線等常用的衛(wèi)星接收天線相比，相控陣天線的體積小、高度低，但是由于相控陣天線結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價非常昂貴，并不能在動態(tài)衛(wèi)星信號接收中獲得廣泛的應(yīng)用。
為了實現(xiàn)在移動當中接收衛(wèi)星信號，并且降低衛(wèi)星接收天線的成本，可采用混合相控陣衛(wèi)星接收天線。混合相控陣衛(wèi)星接收天線在方位角上采用機械掃描，并利用各種參考信號完成對衛(wèi)星信號的掃描搜索和捕獲；在俯仰角上采用相掃，以覆蓋俯仰角范圍內(nèi)的衛(wèi)星信號。然而，由于混合相控陣天線是通過控制輻射單元在俯仰面的波束相位來實現(xiàn)天線波束在俯仰面0度到70度范圍內(nèi)的掃描，如果波束的寬度不固定，則由于0度到70度的掃描角度過大，從而使得波束的寬度很寬，進而使得天線的增益就越小。為了保證衛(wèi)星接收天線的增益，需要增加輻射單元的數(shù)目，從而仍然會增加衛(wèi)星接收天線的成本。
實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型的主要目的是提出一種相掃固定多波束模塊，以降低衛(wèi)星接收天線的成本。
為達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種相掃固定多波束模塊，該模塊包括波導(dǎo)裂縫陣列單元、M個微帶移相電路和N個相加網(wǎng)絡(luò)，N為偶數(shù)，其中波導(dǎo)裂縫陣列單元的每一行用于接收衛(wèi)星信號，并將每一行接收的衛(wèi)星信號發(fā)送到微帶移相電路；微帶移相電路將衛(wèi)星信號分為N路衛(wèi)星信號，并控制每路衛(wèi)星信號的相位，使得每個微帶移相電路分出的第n路衛(wèi)星信號與其它(M-1)個微帶移相電路中的每一個微帶移相電路所分出的第n路衛(wèi)星信號同相，其中n＝(1，2......N)，M個微帶移相電路中同相的第n路衛(wèi)星信號都發(fā)送到同一個相加網(wǎng)絡(luò)；相加網(wǎng)絡(luò)用于對同相的衛(wèi)星信號進行相加，以形成每個相加網(wǎng)絡(luò)的輸出波束，并且N個相加網(wǎng)絡(luò)的輸出波束形成固定多波束。
該模塊進一步包括M個用于放大信號的LNA和M個用于補償傳輸延遲的微調(diào)移相器，LNA與微帶移相電路和微調(diào)移相器一一對應(yīng)，所述波導(dǎo)裂縫陣列單元的每一行接收的衛(wèi)星信號發(fā)送到微帶移相電路為波導(dǎo)裂縫陣列單元的每一行接收的衛(wèi)星信號發(fā)送到LNA，LNA將波導(dǎo)裂縫陣列單元的與該LNA相對應(yīng)的行所傳送過來的衛(wèi)星信號進行放大，并將放大后的衛(wèi)星信號輸入到與該LNA對應(yīng)的微調(diào)移相器，微調(diào)移相器補償該衛(wèi)星信號從波導(dǎo)裂縫陣列單元傳輸?shù)脚c該微調(diào)移相器對應(yīng)的LNA的傳輸延遲，并將補償后的衛(wèi)星信號發(fā)送到與該微調(diào)移相器相對應(yīng)的微帶移相電路。
該模塊進一步包括電子開關(guān)，所述N個相加網(wǎng)絡(luò)的輸出波束形成固定多波束為電子開關(guān)控制輸出所述N個相加網(wǎng)絡(luò)輸出的衛(wèi)星信號，以形成固定多波束。
所述的N為2。
所述固定多波束的寬度為14度。
所述的N為4或6或8或10。
從以上的技術(shù)方案可以看出，本實用新型所提出的相掃固定多波束模塊包括波導(dǎo)裂縫平面陣列、微帶移相電路和相加網(wǎng)絡(luò)。波導(dǎo)裂縫平面陣列用于接收衛(wèi)星信號；微帶移相電路用于形成固定多波束，完成相位控制、降低旁瓣，并將多波束的衛(wèi)星信號發(fā)送到相加網(wǎng)絡(luò)；相加網(wǎng)絡(luò)用于對多波束衛(wèi)星信號相加，以形成寬波束，從而增加俯仰面的覆蓋范圍。應(yīng)用本實用新型后，通過相掃固定多波束模塊將掃描角度進行固定，不用在俯仰面0度到70度范圍內(nèi)的掃描，通過對俯仰面進行分區(qū)而接收相應(yīng)分區(qū)的衛(wèi)星信號，從而極大地極少了輻射單元的數(shù)目，所以極大地降低了衛(wèi)星接收天線的成本。
圖1為本實用新型一實施例的相掃固定多波束模塊的示意圖。
圖2為本實用新型一實施例的相掃固定多波束合成示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點表達得更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型再作進一步詳細的說明。
混合相控陣衛(wèi)星接收天線將反射面天線技術(shù)和相控陣天線的相掃技術(shù)相結(jié)合。在方位角上采用機械掃描，并利用各種參考信號完成對衛(wèi)星信號的掃描搜索和捕獲；在俯仰角上采用相掃，以覆蓋俯仰角范圍內(nèi)的衛(wèi)星信號?；旌舷嗫仃囆l(wèi)星接收天線在俯仰面上可以利用相掃固定多波束模塊來接收衛(wèi)星信號，以降低衛(wèi)星接收天線的成本。
圖1為本實用新型的一實施例的相掃固定多波束模塊的示意圖。如圖1所示，該相掃固定多波束模塊包括16行44列的波導(dǎo)裂縫陣列單元101和波束形成網(wǎng)絡(luò)，其中波束形成網(wǎng)絡(luò)又包括16個LNA 102、16個微調(diào)移相器103、16個微帶移相電路104和2個相加網(wǎng)絡(luò)105。LNA 102與微調(diào)移相器103和微帶移相電路104相對應(yīng)。兩個相加網(wǎng)絡(luò)105分別和一個電子開關(guān)106相連。波導(dǎo)裂縫陣列單元101用于接收衛(wèi)星信號，而且波導(dǎo)裂縫陣列單元101的每一行輸出衛(wèi)星信號，并且波導(dǎo)裂縫陣列單元101的16行所輸出的衛(wèi)星信號分別輸入到相對應(yīng)的16個LNA 102；LNA102用于對相應(yīng)的衛(wèi)星信號進行放大，并將每個衛(wèi)星信號輸入到與該LNA對應(yīng)的微調(diào)移相器103；微調(diào)移相器103用于補償衛(wèi)星信號從波導(dǎo)裂縫陣列單元101傳輸?shù)脚c該微調(diào)移相器對應(yīng)的LNA的傳輸延遲；微帶移相電路104用于形成固定多波束，完成相位控制、降低旁瓣，并將多波束的衛(wèi)星信號發(fā)送到相加網(wǎng)絡(luò)105，在本實施例中，每個微帶移相電路104將衛(wèi)星信號分為2路衛(wèi)星信號，并控制每路衛(wèi)星信號的相位，使得每個微帶移相電路104分出的第n路衛(wèi)星信號與其它15個微帶移相電路104中的每一個微帶移相電路104所分出的第n路衛(wèi)星信號同相，此處n＝(1或2)，M個微帶移相電路104中的同相的第n路衛(wèi)星信號都發(fā)送到同一個相加網(wǎng)絡(luò)105，即16個微帶移相電路104分別形成信號φ1-1、信號φ1-2、信號φ1-3...信號φ1-16和信號φ2-1、信號φ2-2、信號φ2-3...信號φ2-16，而且信號φ1-1、信號φ1-2、信號φ1-3...信號φ1-16的相位相同并且進入一個相加網(wǎng)絡(luò)；信號φ2-1、信號φ2-2、信號φ2-3...信號φ2-16的相位相同并且進入另一個相加網(wǎng)絡(luò)；相加網(wǎng)絡(luò)105用于對多波束衛(wèi)星信號相加，以形成寬波束，從而增加俯仰面的覆蓋范圍；電子開關(guān)107用于控制輸出兩個相加網(wǎng)絡(luò)106所輸出的衛(wèi)星信號。當兩個波束的衛(wèi)星信號都通過電子開關(guān)后，便集中輸出到LNB。以上實施例中，波導(dǎo)裂縫陣列單元101為16行44列，而波導(dǎo)裂縫陣列單元101的行數(shù)和列數(shù)可以改變。
圖1中，微帶移相電路104將衛(wèi)星信號分為兩個波束?？蛇x地，微帶移相電路104也可產(chǎn)生四個波束、六波束、八波束、十波束等偶數(shù)個波束。此時，再相應(yīng)的增加相加網(wǎng)絡(luò)的個數(shù)。例如如果是四個波束，則需要四個相加網(wǎng)絡(luò)，如果是八個波束，則需要八個相加網(wǎng)絡(luò)，可以依此類推。
基于圖1所示的相掃固定多波束模塊，圖2為本實用新型一實施例的相掃固定多波束合成示意圖。如圖2所示，波束1的法向角為20度，波束寬為7度；波束2的法向角為26度，波束寬為7度，兩個波束進行合成后，產(chǎn)生的合成波束寬度為14度。
應(yīng)用本實用新型可將俯仰角范圍劃分為若干個區(qū)域，然后根據(jù)衛(wèi)星接收天線所應(yīng)用的具體情況，將該衛(wèi)星接收天線的俯仰角的范圍根據(jù)具體的區(qū)域而進行限定。從而使得在保證衛(wèi)星接收天線的體積和高度小的情況下，進一步降低波導(dǎo)裂縫陣列天線單元101中輻射單元的個數(shù)，進而進一步地降低成本。以鑫諾衛(wèi)星在中國的應(yīng)用為例，衛(wèi)星接收天線在中國主要各大城市之間運動的俯仰角變化范圍在35度到66度之間，考慮到常規(guī)上下橋洞的俯仰角變化在10度左右，則衛(wèi)星接收天線的俯仰角的變化范圍應(yīng)在25度到76度之間，從而相應(yīng)的俯仰面的相控掃描范圍在14度到65度之間。因此，可將14度和65度之間劃分為若干個區(qū)域，然后根據(jù)衛(wèi)星接收天線具體應(yīng)用的區(qū)域而對該衛(wèi)星接收天線的俯仰角進行限制，并相應(yīng)選擇所需要的波束寬度，從而降低波導(dǎo)裂縫陣列天線單元101中輻射單元的個數(shù)，因此可以進一步的降低成本。
以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型的保護范圍。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種相掃固定多波束模塊，其特征在于，該模塊包括波導(dǎo)裂縫陣列單元、M個微帶移相電路和N個相加網(wǎng)絡(luò)，N為偶數(shù)，其中波導(dǎo)裂縫陣列單元的每一行用于接收衛(wèi)星信號，并將每一行接收的衛(wèi)星信號發(fā)送到微帶移相電路；微帶移相電路將衛(wèi)星信號分為N路衛(wèi)星信號，并控制每路衛(wèi)星信號的相位，使得每個微帶移相電路分出的第n路衛(wèi)星信號與其它(M-1)個微帶移相電路中的每一個微帶移相電路所分出的第n路衛(wèi)星信號同相，其中n＝(1，2......N)，M個微帶移相電路中同相的第n路衛(wèi)星信號都發(fā)送到同一個相加網(wǎng)絡(luò)；相加網(wǎng)絡(luò)用于對同相的衛(wèi)星信號進行相加，以形成每個相加網(wǎng)絡(luò)的輸出波束，并且N個相加網(wǎng)絡(luò)的輸出波束形成固定多波束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相掃固定多波束模塊，其特征在于，該模塊進一步包括M個用于放大信號的LNA和M個用于補償傳輸延遲的微調(diào)移相器，LNA與微帶移相電路和微調(diào)移相器一一對應(yīng)，所述波導(dǎo)裂縫陣列單元的每一行接收的衛(wèi)星信號發(fā)送到微帶移相電路為波導(dǎo)裂縫陣列單元的每一行接收的衛(wèi)星信號發(fā)送到LNA，LNA將波導(dǎo)裂縫陣列單元的與該LNA相對應(yīng)的行所傳送過來的衛(wèi)星信號進行放大，并將放大后的衛(wèi)星信號輸入到與該LNA對應(yīng)的微調(diào)移相器，微調(diào)移相器補償該衛(wèi)星信號從波導(dǎo)裂縫陣列單元傳輸?shù)脚c該微調(diào)移相器對應(yīng)的LNA的傳輸延遲，并將補償后的衛(wèi)星信號發(fā)送到與該微調(diào)移相器相對應(yīng)的微帶移相電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相掃固定多波束模塊，其特征在于，該模塊進一步包括電子開關(guān)，所述N個相加網(wǎng)絡(luò)的輸出波束形成固定多波束為電子開關(guān)控制輸出所述N個相加網(wǎng)絡(luò)輸出的衛(wèi)星信號，以形成固定多波束。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相掃固定多波束模塊，其特征在于，所述的N為2。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的相掃固定多波束模塊，其特征在于，所述固定多波束的寬度為14度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相掃固定多波束模塊，其特征在于，所述的N為4或6或8或10。
專利摘要本實用新型公開了一種相掃固定多波束模塊，包括波導(dǎo)裂縫陣列單元、微帶移相電路和相加網(wǎng)絡(luò)。波導(dǎo)裂縫陣列單元用于接收衛(wèi)星信號；微帶移相電路用于形成固定多波束，完成相位控制、降低旁瓣，并將多波束的衛(wèi)星信號發(fā)送到相加網(wǎng)絡(luò)；相加網(wǎng)絡(luò)用于對多波束衛(wèi)星信號相加，以形成寬波束，從而增加俯仰面的覆蓋范圍。應(yīng)用本實用新型后，相對于非固定的相掃多波束模塊，可顯著地降低衛(wèi)星接收天線的成本。
文檔編號H01Q21/00GK2729931SQ200420089209
公開日2005年9月28日 申請日期2004年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月27日
發(fā)明者盧維炎, 劉冬天, 周頌時, 唐國梅 申請人:北京華夏宇通通信技術(shù)有限責(zé)任公司