專利名稱：一種混合相控陣衛(wèi)星接收天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及微波衛(wèi)星信號接收技術(shù)，特別是一種混合相控陣衛(wèi)星接收天線。
背景技術(shù)：
在衛(wèi)星信號接收中，目前常用的衛(wèi)星接收天線主要是拋物面天線，如偏饋天線、卡塞格倫天線、格里高利天線等。隨著用戶需求的不斷發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了在移動當(dāng)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(dāng)中的物體對衛(wèi)星接收天線的體積和高度的要求較嚴(yán)格，一般需要高度低、體積小、與載體外形能夠很好吻合的衛(wèi)星接收天線。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，目前拋物面天線的體積和高度都比較大，對載體的外形都會造成一定程度的破壞，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(yán)格要求。
相控陣天線目前廣泛應(yīng)用于軍事當(dāng)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(jī)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。
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混合相控陣衛(wèi)星接收天線，以減少衛(wèi)星接收天線的體積和高度。
為達(dá)到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種混合相控陣衛(wèi)星接收天線，該衛(wèi)星接收天線包括波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面(101)，用于接收衛(wèi)星信號，并向功分器(102)發(fā)送衛(wèi)星信號；功分器(102)，用于將波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面(101)發(fā)送過來的衛(wèi)星信號進(jìn)行均分，并將其中的一路均分信號向誤差信號處理器(103)發(fā)送；誤差信號處理器(103)，用于對功分器(102)發(fā)送來的均分信號進(jìn)行載波檢測，并將載波檢測結(jié)果向位置傳感器及控制單元(104)發(fā)送；位置傳感器及控制單元(104)，用于檢測衛(wèi)星接收天線的位置信息，并根據(jù)衛(wèi)星接收天線的位置信息和載波檢測結(jié)果向執(zhí)行機(jī)構(gòu)(105)發(fā)送天線驅(qū)動命令；執(zhí)行機(jī)構(gòu)(105)，用于根據(jù)天線驅(qū)動命令控制波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面(101)，以驅(qū)動波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面(101)正確指向衛(wèi)星并且極化匹配適當(dāng)。
所述的波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面(101)包括波導(dǎo)裂縫陣列(301)、M個LNA(302)、M個微調(diào)移相器(303)、M個微帶移相電路(304)和N個相加網(wǎng)絡(luò)(305)，LNA(302)與微調(diào)移相器(303)和微帶移相電路(304)一一相對應(yīng)，N為偶數(shù)，其中波導(dǎo)裂縫陣列(301)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)送到與該行對應(yīng)的LNA(302)；LNA(302)用于將波導(dǎo)裂縫陣列(301)的與該LNA(302)相對應(yīng)的行所傳送過來的衛(wèi)星信號進(jìn)行放大，并將放大后的衛(wèi)星信號輸入到與該LNA(302)對應(yīng)的微調(diào)移相器(303)；微調(diào)移相器(303)用于補(bǔ)償衛(wèi)星信號從波導(dǎo)裂縫陣列(301)傳輸?shù)脚c該微調(diào)移相器(303)對應(yīng)的LNA(302)的傳輸延遲，并將補(bǔ)償后的衛(wèi)星信號發(fā)送到與該微調(diào)移相器(303)相對應(yīng)的微帶移相電路(304)；微帶移相電路(304)將衛(wèi)星信號分為N路，并控制每路衛(wèi)星信號的相位，使得每個微帶移相電路(304)分出的第n路衛(wèi)星信號與其它(M-1)個微帶移相電路(304)中的每一個微帶移相電路(304)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(304)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)(305)；N個相加網(wǎng)絡(luò)(305)用于對同相的衛(wèi)星信號進(jìn)行相加。
所述的波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面(101)進(jìn)一步包括電子開關(guān)(306)，用于選擇輸出所述N個相加網(wǎng)絡(luò)的輸出信號。
所述的位置傳感器及控制單元(104)包括GPS模塊(207)、角度傳感器模塊(208)和天線控制器(205)，其中GPS模塊(207)，用于向天線控制器(205)提供所述衛(wèi)星接收天線的經(jīng)緯度；角度傳感器模塊(208)，用于向天線控制器(205)提供所述衛(wèi)星接收天線的角度信息；天線控制器(205)，用于根據(jù)所述載波檢測結(jié)果、所述衛(wèi)星接收天線的角度信息、所述衛(wèi)星接收天線的經(jīng)緯度向執(zhí)行機(jī)構(gòu)(105)發(fā)送驅(qū)動命令。
所述的天線控制器(205)包括單片機(jī)或中央處理器CPU。
所述的角度傳感器模塊(208)包括自動航向儀或陀螺儀。
所述的位置傳感器及控制單元(104)進(jìn)一步包括觸點開關(guān)(206)，用于當(dāng)衛(wèi)星接收天線的方位角、俯仰角或極化角超過范圍時向天線控制器(205)發(fā)送觸點開關(guān)電平信息；天線控制器(205)進(jìn)一步用于根據(jù)觸點開關(guān)電平信息向衛(wèi)星接收天線發(fā)送解纏繞驅(qū)動命令。
所述的功分器(102)為二功分器或四功分器或六功分器或八功分器。
所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(105)包括方位電機(jī)、俯仰電機(jī)和極化匹配電機(jī)，其中方位電機(jī)用于驅(qū)動波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面(101)在水平面上轉(zhuǎn)動，以完成掃描搜索捕獲衛(wèi)星信號；俯仰電機(jī)用于驅(qū)動波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面(101)在俯仰面上轉(zhuǎn)動，以覆蓋俯仰角有限范圍內(nèi)的衛(wèi)星信號；極化匹配電機(jī)用于驅(qū)動旋轉(zhuǎn)波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面(101)，以實現(xiàn)衛(wèi)星接收天線的極化匹配。
所述的N為2或4或6或8或10。
從以上的技術(shù)方案可以看出，在本實用新型中利用了波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面來接收衛(wèi)星信號，并利用了執(zhí)行機(jī)構(gòu)來驅(qū)動波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面的旋轉(zhuǎn)。因為使用波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面接收衛(wèi)星信號，所以極大地降低了衛(wèi)星接收天線的體積和高度，使得衛(wèi)星接收天線可以和天線載體的外形保持一致。同時，在方位角范圍內(nèi)通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)實現(xiàn)機(jī)械掃描跟蹤，使得滿足移動接收衛(wèi)星信號的同時，減少了波導(dǎo)裂縫陣列天線單元所需要的電掃角度，進(jìn)而減少了波導(dǎo)裂縫陣列天線單元所需要的輻射單元數(shù)目，所以同時又極大地降低了衛(wèi)星接收天線的成本。因此，本實用新型將拋物面天線和相控陣天線的優(yōu)點有機(jī)地結(jié)合起來。與拋物面天線相比，極大地減少了衛(wèi)星接收天線的體積和高度；與相控陣天線相比，顯著地降低了衛(wèi)星接收天線的成本和復(fù)雜程度。


圖1為本實用新型的混合相控陣衛(wèi)星接收天線的結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本實用新型一實施例的混合相控陣衛(wèi)星接收天線的結(jié)構(gòu)圖。
圖3為本實用新型一實施例的波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面的示意圖。
圖4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(dá)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(jìn)一步詳細(xì)的說明。
本實用新型的混合相控陣衛(wèi)星接收天線將拋物面天線技術(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(jī)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。
圖1所示為本實用新型的混合相控陣衛(wèi)星接收天線的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，該衛(wèi)星接收天線包括波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面101、功分器102、誤差信號處理器103、位置傳感器及控制單元104和執(zhí)行機(jī)構(gòu)105。功分器103的一路輸出還和衛(wèi)星接收機(jī)106連接。
波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面101用于接收衛(wèi)星信號；功分器102用于將衛(wèi)星信號均等地分配為至少兩路的信號，并將其中的一路信號發(fā)送給誤差信號處理器103，另一路信號發(fā)送到衛(wèi)星接收機(jī)106；誤差信號處理器103用于對功分器102發(fā)送過來的衛(wèi)星信號進(jìn)行載波檢測，并將載波檢測結(jié)果向位置傳感器及控制單元104發(fā)送；位置傳感器及控制單元104用于檢測天線的位置信息，并根據(jù)天線的位置信息和載波檢測結(jié)果向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送天線驅(qū)動命令；執(zhí)行機(jī)構(gòu)109根據(jù)天線驅(qū)動命令控制波導(dǎo)裂縫陣列單元陣面101，以驅(qū)動波導(dǎo)裂縫陣列單元陣面101正確指向衛(wèi)星并且極化匹配適當(dāng)。
根據(jù)圖1所示的本實用新型的混合相控陣衛(wèi)星接收天線，圖2為本實用新型一實施例的混合相控陣衛(wèi)星接收天線的結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，該衛(wèi)星接收天線包括波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面201、低噪聲變頻模塊(LNB)202、功分器203、誤差信號處理器204、天線控制器205、觸點開關(guān)206、GPS模塊207、角度傳感器模塊208和執(zhí)行機(jī)構(gòu)209。功分器203的一路輸出還和衛(wèi)星接收機(jī)210連接。其中波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面201用于接收衛(wèi)星信號；LNB 202用于對衛(wèi)星信號進(jìn)行低噪聲變頻處理；功分器203用于將衛(wèi)星信號均等地分配為至少兩路的信號，并將其中的一路信號發(fā)送給誤差信號處理器204，另一路信號發(fā)送到衛(wèi)星接收機(jī)210；角度傳感器模塊208用于向天線控制器205提供波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面201的角度信息，使得波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面201的陣面主波束正確地指向選擇的衛(wèi)星，同時還用于圓錐掃描方位角掃描范圍控制；GPS模塊207用于向天線控制器205提供該衛(wèi)星接收天線所在地的經(jīng)緯度；觸點開關(guān)206用于當(dāng)衛(wèi)星接收天線的方位角、俯仰角和極化角超過范圍時向天線控制器205發(fā)送觸點開關(guān)電平信息；誤差信號處理器204用于對功分器203發(fā)送過來的衛(wèi)星信號進(jìn)行載波檢測，并將載波檢測結(jié)果向天線控制器205發(fā)送；天線控制器205用于根據(jù)載波檢測結(jié)果、角度信息、混合相控陣衛(wèi)星接收天線所在地的經(jīng)緯度和觸點開關(guān)電平信息向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送天線驅(qū)動命令；執(zhí)行機(jī)構(gòu)209根據(jù)天線驅(qū)動命令控制波導(dǎo)裂縫陣列單元陣面201，以驅(qū)動波導(dǎo)裂縫陣列單元201陣面正確指向衛(wèi)星并且極化匹配適當(dāng)。波導(dǎo)裂縫陣列天線單元201陣面與LNB 202和執(zhí)行結(jié)構(gòu)209連接，LNB 202與功分器203連接，功分器203與誤差信號處理器204連接，誤差信號處理器204與天線控制器205連接，GPS模塊207、觸點開關(guān)206、角度傳感器模塊208分別與天線控制器205連接。
具體地，波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面201接收衛(wèi)星發(fā)出的高頻電磁波能量，選擇所需要的衛(wèi)星信號，抑制外界干擾信號，放大接收到的微弱衛(wèi)星高頻信號，并對衛(wèi)星信號進(jìn)行降頻變換處理，以將高頻的衛(wèi)星信號轉(zhuǎn)換為中頻信號。其中，波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面201的通信器件可包括波導(dǎo)裂縫天線平面陣列和波束形成網(wǎng)絡(luò)，其中波束形成網(wǎng)絡(luò)用于控制波導(dǎo)裂縫天線平面陣列各陣源的幅度和相位，滿足天線主波束增益和旁瓣要求，實現(xiàn)多波束指向和覆蓋指定的空域。波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面201在接收到衛(wèi)星信號并完成相應(yīng)處理后，向LNB 202發(fā)送該衛(wèi)星信號，LNB 202對波導(dǎo)裂縫陣列天線單元201傳送過來的衛(wèi)星信號進(jìn)行低噪聲變頻處理。
功分器203將衛(wèi)星信號均等的分配為至少兩路的信號，并將其中的一路信號發(fā)送給誤差信號處理器204，而將另一路信號發(fā)送給衛(wèi)星接收機(jī)210等接收裝置。在這里，可以采用二功分器，也可以采用四功分器或者八功分器。
誤差信號處理器204對功分器203發(fā)送過來的衛(wèi)星信號進(jìn)行載波檢測，得到微波信號電平，并輸出該微波信號電平到天線控制器205。誤差信號處理器204可由濾波器、放大器、可控衰減器、檢波器、整形電路、直流放大器等組成。誤差信號處理器204連續(xù)地用檢波器檢出1GHZ微波信號電平，并輸出給天線控制器205，用作AGC電平指示和極值跟蹤，解決載波跟蹤信息源問題。
觸點開關(guān)206用于當(dāng)衛(wèi)星接收天線的方位角、俯仰角和極化角超過范圍時向天線控制器205發(fā)送觸點開關(guān)電平信息，天線控制器205根據(jù)觸點開關(guān)電平信息驅(qū)動波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面201，以完成衛(wèi)星接收天線的限位和解纏繞。
GPS模塊207用于向天線控制器205提供該衛(wèi)星接收天線所在地的經(jīng)緯度。GPS模塊207可通過RS232等接口將衛(wèi)星接收天線所在地的經(jīng)緯度信息輸出給天線控制器205，由天線控制器205實時計算出移動物體所在位置指向目標(biāo)的方位角和俯仰角，以便于快速捕獲衛(wèi)星。同時，天線控制器205根據(jù)GPS模塊207提供的衛(wèi)星接收天線所在地的經(jīng)緯度信息監(jiān)測并調(diào)整極化角，以實現(xiàn)衛(wèi)星接收天線的極化匹配。
角度傳感器模塊208用于向天線控制器205提供衛(wèi)星接收天線的角度信息，使得波導(dǎo)裂縫陣列天線單元201的陣面主波束正確地指向選擇的衛(wèi)星，同時還可用于圓錐掃描方位角掃描范圍控制。優(yōu)選地，方位角模塊108具體的實施方式可為自動航向儀或者陀螺儀。
天線控制器205是本實施例的混合相控陣衛(wèi)星接收天線的操作控制中心。啟動衛(wèi)星接收天線后，天線控制器205首先完成衛(wèi)星接收天線的初始化，其中該初始化過程包括檢測執(zhí)行機(jī)構(gòu)209的運轉(zhuǎn)是否正常，以完成衛(wèi)星接收天線的自檢測；通過檢波電路連續(xù)監(jiān)測執(zhí)行機(jī)構(gòu)209在各個運轉(zhuǎn)方向的本地噪聲電平，然后計算出這些噪聲電平的平均值，并將該平均值設(shè)置為門限電平以作為掃描轉(zhuǎn)自跟蹤的判決依據(jù)。在啟動并完成衛(wèi)星接收天線初始化后，天線控制器205根據(jù)輸入的已知數(shù)據(jù)計算衛(wèi)星接收天線的理論指向角和理論極化角，然后通過執(zhí)行結(jié)構(gòu)209驅(qū)動波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面201，然后通過角度傳感器模塊208和GPS模塊207檢測執(zhí)行結(jié)果并再作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。當(dāng)天線控制器205控制衛(wèi)星接收天線運轉(zhuǎn)到指定的角度后，如果沒有發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星信號，則天線控制器205啟動圓錐掃描過程，以在由小到大的范圍內(nèi)檢測信號電平，發(fā)現(xiàn)并捕獲衛(wèi)星信號，然后轉(zhuǎn)入極值自動跟蹤。在衛(wèi)星接收天線轉(zhuǎn)入極值自動跟蹤后，如果由于某種原因天線信號突然地中斷，天線控制器205還可控制衛(wèi)星接收天線對衛(wèi)星信號完成記憶跟蹤處理。同時，在衛(wèi)星接收天線的工作過程中，當(dāng)觸點開關(guān)206向天線控制器205發(fā)送觸點開關(guān)電平信息后，天線控制器205強(qiáng)制決定天線的起停運狀態(tài)和控制天線的解繞運轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，天線控制器的上述控制功能可以通過單片機(jī)或者中央處理器(CPU)等來實現(xiàn)。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)209用于驅(qū)動波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面201。執(zhí)行結(jié)構(gòu)209包括方位電機(jī)、俯仰電機(jī)和極化匹配電機(jī)。方位電機(jī)用于驅(qū)動波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面201在水平面上轉(zhuǎn)動，以完成掃描搜索捕獲衛(wèi)星信號；俯仰電機(jī)用于驅(qū)動波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面201在俯仰面上轉(zhuǎn)動，以覆蓋俯仰角有限范圍內(nèi)的衛(wèi)星信號；極化匹配電機(jī)用于驅(qū)動旋轉(zhuǎn)波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面201，以實現(xiàn)衛(wèi)星接收天線的極化匹配。
根據(jù)圖2，圖3為本實用新型一實施例的波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面的示意圖。如圖3所示，該波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面包括16行44列的波導(dǎo)裂縫陣列單元301和波束形成網(wǎng)絡(luò)，其中波束形成網(wǎng)絡(luò)又包括16個LNA302、16個微調(diào)移相器303、16個微帶移相電路304和2個相加網(wǎng)絡(luò)305。兩個相加網(wǎng)絡(luò)305分別和一個電子開關(guān)306相連。波導(dǎo)裂縫陣列單元301用于接收衛(wèi)星信號，而且波導(dǎo)裂縫陣列單元301的每一行輸出衛(wèi)星信號，并且波導(dǎo)裂縫陣列單元301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 302；LNA302用于對相應(yīng)的衛(wèi)星信號進(jìn)行放大，并將每個衛(wèi)星信號輸送到相應(yīng)的微調(diào)移相器303；微調(diào)移相器303用于補(bǔ)償衛(wèi)星信號從波導(dǎo)裂縫陣列單元301傳輸?shù)皆揕NA的傳輸延遲；微帶移相電路304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)305，其中每個微帶移相電路304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304分出的第n路衛(wèi)星信號與其它15個微帶移相電路304中的每一個微帶移相電路304所分出的第n路衛(wèi)星信號同相，在此實施例中n＝(1或2)，M個微帶移相電路304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)305，即16個微帶移相電路304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，φ1-1、φ1-2、φ1-3......φ1-16的相位相同并且進(jìn)入一個相加網(wǎng)絡(luò)；φ2-1、φ2-2、φ2-3......φ2-16的相位相同并且進(jìn)入另一個相加網(wǎng)絡(luò)；相加網(wǎng)絡(luò)305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)306用于控制輸出兩個相加網(wǎng)絡(luò)306所輸出的衛(wèi)星信號。當(dāng)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301為16行44列，而波導(dǎo)裂縫陣列單元301的行數(shù)和列數(shù)可以改變。
圖3中，微帶移相電路304將衛(wèi)星信號分為兩個波束?？蛇x地，微帶移相電路304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，需要再相應(yīng)的增加相加網(wǎng)絡(luò)的個數(shù)，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3所示的波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面，圖4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4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(jìn)行合成后，產(chǎn)生的合成波束寬度為14度。同時，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(jìn)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(jìn)一步降低波導(dǎo)裂縫陣列天線單元301中輻射單元的個數(shù)，進(jìn)而進(jìn)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(jìn)行限制，并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(jìn)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(hù)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種混合相控陣衛(wèi)星接收天線，其特征在于，該衛(wèi)星接收天線包括波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面(101)，用于接收衛(wèi)星信號，并向功分器(102)發(fā)送衛(wèi)星信號；功分器(102)，用于將波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面(101)發(fā)送過來的衛(wèi)星信號進(jìn)行均分，并將其中的一路均分信號向誤差信號處理器(103)發(fā)送；誤差信號處理器(103)，用于對功分器(102)發(fā)送來的均分信號進(jìn)行載波檢測，并將載波檢測結(jié)果向位置傳感器及控制單元(104)發(fā)送；位置傳感器及控制單元(104)，用于檢測衛(wèi)星接收天線的位置信息，并根據(jù)衛(wèi)星接收天線的位置信息和載波檢測結(jié)果向執(zhí)行機(jī)構(gòu)(105)發(fā)送天線驅(qū)動命令；執(zhí)行機(jī)構(gòu)(105)，用于根據(jù)天線驅(qū)動命令控制波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面(101)，以驅(qū)動波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面(101)正確指向衛(wèi)星并且極化匹配適當(dāng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合相控陣衛(wèi)星接收天線，其特征在于，所述的波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面(101)包括波導(dǎo)裂縫陣列(301)、M個LNA(302)、M個微調(diào)移相器(303)、M個微帶移相電路(304)和N個相加網(wǎng)絡(luò)(305)，LNA(302)與微調(diào)移相器(303)和微帶移相電路(304)一一相對應(yīng)，N為偶數(shù)，其中波導(dǎo)裂縫陣列(301)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)送到與該行對應(yīng)的LNA(302)；LNA(302)用于將波導(dǎo)裂縫陣列(301)的與該LNA(302)相對應(yīng)的行所傳送過來的衛(wèi)星信號進(jìn)行放大，并將放大后的衛(wèi)星信號輸入到與該LNA(302)對應(yīng)的微調(diào)移相器(303)；微調(diào)移相器(303)用于補(bǔ)償衛(wèi)星信號從波導(dǎo)裂縫陣列(301)傳輸?shù)脚c該微調(diào)移相器(303)對應(yīng)的LNA(302)的傳輸延遲，并將補(bǔ)償后的衛(wèi)星信號發(fā)送到與該微調(diào)移相器(303)相對應(yīng)的微帶移相電路(304)；微帶移相電路(304)將衛(wèi)星信號分為N路，并控制每路衛(wèi)星信號的相位，使得每個微帶移相電路(304)分出的第n路衛(wèi)星信號與其它(M-1)個微帶移相電路(304)中的每一個微帶移相電路(304)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(304)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)(305)；N個相加網(wǎng)絡(luò)(305)用于對同相的衛(wèi)星信號進(jìn)行相加。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合相控陣衛(wèi)星接收天線，其特征在于，所述的波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面(101)進(jìn)一步包括電子開關(guān)(306)，用于選擇輸出所述N個相加網(wǎng)絡(luò)的輸出信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合相控陣衛(wèi)星接收天線，其特征在于，所述的位置傳感器及控制單元(104)包括GPS模塊(207)、角度傳感器模塊(208)和天線控制器(205)，其中GPS模塊(207)，用于向天線控制器(205)提供所述衛(wèi)星接收天線的經(jīng)緯度；角度傳感器模塊(208)，用于向天線控制器(205)提供所述衛(wèi)星接收天線的角度信息；天線控制器(205)，用于根據(jù)所述載波檢測結(jié)果、所述衛(wèi)星接收天線的角度信息、所述衛(wèi)星接收天線的經(jīng)緯度向執(zhí)行機(jī)構(gòu)(105)發(fā)送驅(qū)動命令。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的混合相控陣衛(wèi)星接收天線，其特征在于，所述的天線控制器(205)包括單片機(jī)或中央處理器CPU。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的混合相控陣衛(wèi)星接收天線，其特征在于，所述的角度傳感器模塊(208)包括自動航向儀或陀螺儀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合相控陣衛(wèi)星接收天線，其特征在于，所述的位置傳感器及控制單元(104)進(jìn)一步包括觸點開關(guān)(206)，用于當(dāng)衛(wèi)星接收天線的方位角、俯仰角或極化角超過范圍時向天線控制器(205)發(fā)送觸點開關(guān)電平信息；天線控制器(205)進(jìn)一步用于根據(jù)觸點開關(guān)電平信息向衛(wèi)星接收天線發(fā)送解纏繞驅(qū)動命令。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合相控陣衛(wèi)星接收天線，其特征在于，所述的功分器(102)為二功分器或四功分器或六功分器或八功分器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合相控陣衛(wèi)星接收天線，其特征在于，所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(105)包括方位電機(jī)、俯仰電機(jī)和極化匹配電機(jī)，其中方位電機(jī)用于驅(qū)動波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面(101)在水平面上轉(zhuǎn)動，以完成掃描搜索捕獲衛(wèi)星信號；俯仰電機(jī)用于驅(qū)動波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面(101)在俯仰面上轉(zhuǎn)動，以覆蓋俯仰角有限范圍內(nèi)的衛(wèi)星信號；極化匹配電機(jī)用于驅(qū)動旋轉(zhuǎn)波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面(101)，以實現(xiàn)衛(wèi)星接收天線的極化匹配。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合相控陣衛(wèi)星接收天線，其特征在于，所述的N為2或4或6或8或10。
專利摘要本實用新型公開了一種混合相控陣衛(wèi)星接收天線，包括波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面，用于接收衛(wèi)星信號；功分器，用于將衛(wèi)星信號均分，并將其中的一路均分衛(wèi)星信號向誤差信號處理器發(fā)送；誤差信號處理器，用于對功分器發(fā)送來的衛(wèi)星信號進(jìn)行載波檢測，并將載波檢測結(jié)果向位置傳感器及控制單元發(fā)送；位置傳感器及控制單元，用于檢測天線的位置信息，并根據(jù)天線的位置信息和載波檢測結(jié)果向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送天線驅(qū)動命令；執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用于根據(jù)天線驅(qū)動命令控制波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面，以驅(qū)動波導(dǎo)裂縫陣列天線單元陣面正確指向衛(wèi)星并且極化匹配適當(dāng)。本實用新型可降低天線的體積和高度，和天線載體的外形保持一致，并降低成本和復(fù)雜度。
文檔編號H01Q3/30GK2729932SQ200420089210
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