[發(fā)明專利]星載反射面稀疏相控陣多波束天線

有效

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• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號: CN103022699A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 劉埇;司黎明;盧宏達;水孝忠;唐海波;朱思衡;呂昕
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H01Q3/34
• 分類號: H01Q3/34;H01Q19/17;H01Q21/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種星載反射面稀疏相控陣多波束天線，屬于天線技術領域。

背景技術

隨著信息技術的發(fā)展，星載信息系統(tǒng)在未來社會的發(fā)展中起著越來越重要的應用，一個性能良好的星載通信、探測、定位系統(tǒng)對天線有較高的要求。

星載多波束天線是一種能產生兩個以上銳波束的天線，這些銳波束能以高增益覆蓋特定空域，多波束天線可以實現(xiàn)多次頻率復用，使通信容量大為增加、提高衛(wèi)星發(fā)射的EIRP、抗干擾性，天線在軌生存能力強。近年來，地球同步軌道衛(wèi)星數目越來越多，星載多波束天線的應用也越來越廣泛。傳統(tǒng)星載多波束天線一般采用二個以上非相控饋源和反射面組合而成，但其波束空間覆蓋率低、波束指向不變。一般相控陣天線是一種平面型、波束指向變化快速的陣列天線，大型相控陣饋電網絡復雜、實現(xiàn)難度大、成本高。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的上述缺陷，結合星載多波束天線的需求，基于相控陣和反射面天線的原理，提出一種星載反射面稀疏相控陣多波束天線。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的。

本發(fā)明的星載反射面稀疏相控陣多波束天線，包括偏置拋物反射面、饋源陣列和總控制電路，饋源陣列的饋電幅度和相位由總控制電路來控制，饋源陣列輻射出的電磁波經過偏置拋物反射面進行匯聚，然后輻射到空間中；

總控制電路包括控制電路a、控制電路b、控制電路c、控制電路d、控制電路e、控制電路f、控制電路g；

偏置拋物反射面為金屬或者碳纖維加工而成，偏置拋物反射面的偏置角為θ；饋源陣列含有7個饋源子陣列，每個饋源子陣列又由七個子饋源組成；

子饋源可以是圓錐喇叭天線、螺旋天線或介質棒天線；相鄰饋源子陣列輻射口面中心之間連線構成正三角形，相鄰子饋源輻射口面中心連線也構成正三角形；每個子饋源接有收發(fā)組件(T/R)，收發(fā)組件(T/R)由總控制電路實時控制。

所述的偏置拋物反射面的材料為鋁，表面鍍金處理；

所述的子饋源是圓錐喇叭天線，材料為銅，表面鍍金處理；圓錐喇叭天線的饋電端口與收發(fā)組件(T/R)通過電纜連接，收發(fā)組件(T/R)再由總控制電路實時控制；

所述的偏置拋物反射面的焦距F=(0.5～1)φ，φ為偏置拋物反射面的輻射口徑，即將偏置拋物反射面進行投影所得到的圓的直徑；

所述的饋源陣列與水平面成傾角放置，使偏置拋物反射面的焦點與饋源陣列的輻射口面中心重合；所述的傾角為90°-θ。

有益效果

本發(fā)明的天線工作帶寬優(yōu)于3GHz(24GHz～38GHz頻帶內)或相對帶寬12.5％，駐波小于1.2，增益大于44dB；7個饋源子陣列中位于中心的那個饋源子陣列作為饋源相控掃描時，波束指向-5°～5°，增益變化小于1dB；除位于中心的那個饋源子陣列外，另外6個饋源子陣列作為饋源相控掃描時，波束指向2.5°～12.5°，增益變化小于1dB；波束掃描角余量充足，當衛(wèi)星位于地球同步軌道時，天線波束可以快速掃描以整個地球為邊界的視場角約等于17°錐角空域；

本發(fā)明是基于相控陣和反射面多波束天線理論提出的，具有相控陣天線快速掃描的特性；相對于傳統(tǒng)非相控反射面多波束天線，在覆蓋同等立體角提前下，所需饋源數量大大減少，降低了星載天線成本；反射面采用偏置形式，保證了良好的駐波特性，提高了天線輻射效率；

本發(fā)明天線波束可以相控，可廣泛應用于星載通信、探測、定位系統(tǒng)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的天線的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例中饋源陣列輻射口面排布示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例中子饋源結構示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例饋源子陣列控制方式示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例饋源陣列控制方式示意圖；

圖6是本發(fā)明實施例星載天線波束對地球覆蓋效果示意圖；

圖7是本發(fā)明子饋源在f0±1.5GHz電壓駐波比曲線；

圖8是本發(fā)明中心饋源子陣列在f0-1.5GHz頻點相掃方向圖；

圖9是本發(fā)明中心饋源子陣列在f0頻點相掃方向圖；

圖10是本發(fā)明中心饋源子陣列在f0+1.5GHz頻點相掃方向圖；

圖11是本發(fā)明邊緣饋源子陣列在f0-1.5GHz頻點相掃方向圖；

圖12是本發(fā)明邊緣饋源子陣列在f0頻點相掃方向圖；

圖13是本發(fā)明邊緣饋源子陣列在f0+1.5GHz頻點相掃方向圖；

圖中：

1—偏置拋物反射面

2—饋源陣列