[實用新型]一種衛星導航天線陣

有效

• 申請號: 201320831931.7
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN203721888U
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 陳建軍;萬鑫寧;沈永春
• 申請（專利權）人: 天津七六四通信導航技術有限公司
• 主分類號: H01Q21/00
• 分類號: H01Q21/00
• 代理公司: 天津中環專利商標代理有限公司 12105
• 代理人: 胡京生

技術領域

本實用新型涉及一種衛星導航天線陣設計，即一種衛星導航天線陣。

背景技術

現在的衛星導航系統一般僅僅具備一定的抗窄帶干擾的能力，一旦彈載系統或機載系統進人敵方單個寬帶干擾源作用范圍，導航系統就將無法正常工作。有時候電磁干擾更為嚴峻，三個寬帶干擾同時存在，普通的衛星導航系統更加不能使用了。

發明內容

本實用新型為了實現北斗二代衛星導航系統抗單個寬帶干擾（干信比70dB以上）以及抗三個寬帶干擾（干信比60dB以上）提供了一種衛星導航天線陣。

本實用新型為實現上述目的，所采取的技術方案是：一種衛星導航天線陣，其特征在于：所述衛星導航天線陣（1）包括發射板（1-1）、北斗二代B3陣子、GPS有源陣子，所述GPS有源陣子固定在發射板（1-1）的中心位置，4個所述北斗B3陣子固定在GPS有源陣子圓周的發射板（1-1）上，4個北斗B3陣子等距圓陣排列。

本實用新型的特點是：陣元與陣元間互耦小；天線低仰角增益高，對低仰角衛星跟蹤能力強，保證系統可用衛星數目足夠多；是一款高增益、低剖面的抗干擾天線；具有體積小巧、高靈敏度、低功耗、高可靠性等特性，可配合多種北斗接收機使用，廣泛應用于導航調度、跟蹤監測、測控以及軍事等領域。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式

???如圖1所示，一種衛星導航天線陣，衛星導航天線陣1包括發射板1-1、北斗二代B3陣子、GPS有源陣子，GPS有源陣子螺接在發射板1-1的中心位置作為參考單元，4個北斗B3陣子螺接在GPS有源陣子圓周的發射板1-1上，4個北斗B3陣子等距圓陣排列，通過連接器以直插的方式分別與北斗低噪聲放大器模塊連接。相鄰的兩個B3陣子間距為74mm。

陣元數量的選擇：

根據自適應天線系統的工作原理可知，一個N元陣列，只有N-1個自由度，最多產生N-1個零陷。陣元個數的增多為提高SNR提供了可能性。單元數多，天線自由度大，有效口徑也大，能實現的零陷更深，所以為了能夠對抗更多的干擾，希望增加陣元數目。但是，為了能應用于飛機等高動態用戶，抗干擾裝置的加裝應對飛機等平臺的氣動性能、操縱性等無明顯影響。陣元數目越多，陣就越復雜，造價就越高，體積、重量也會大大增加。這對于實際應用都是極為不利的因素。

陣元數由要求的抗干擾源數量、調零深度及硬件復雜度等決定。從自適應算法的角度考慮，雖然陣元數對算法的性能影響較小，但隨著陣元數的增加，所形成的主瓣寬度將變窄。

因此，對以上諸因素進行折中，一般為4至16個相同天線單元。根據指標要求實現對3個干擾的抑制，并使系統盡量小型化，在此系統中采用4個北斗二代B3陣子作為陣元比較合適。

布陣形式的選擇：

一般來說，構成自適應天線陣的陣元可按任意方式排列，但通常這些相似的共極化、低增益陣元是按直線等距(LES)、圓周等距或平面等距排列的，并且取向相同。圓陣與線陣相比，具有波束和“零點可全方向操縱，天線陣列所占空間小，且任何方向上天線口徑相同和不易產生測向模糊等優點。另外，直線陣無法形成針狀的波束，而圓陣形成的波束卻是針狀的，抑制干擾效果較好且排列方式簡單，因而圓陣是一種更為實用的天線形式。所以設計采用圓陣排列。

在非靜態干擾環境中，普通的天線陣結構會產生載波相位跟蹤問題。采用陣列中心的單元是PI算法的參考單元，也是陣列的對稱點。由于對稱的關系，總陣的輸出將是實數的，因而只需調幅而不需要由天線陣來調相，從而防止出現載波相位跟蹤問題。所以陣列中心才用GPS有源陣子作為參考單元。

陣元間距的選擇：

天線陣的物理結構，即陣元間的相對位置，對整個系統的性能有很大的影響。陣元間相對距離的選取應考慮各天線方向圖之間的耦合效應。當陣元間距過小，則會出現嚴重的互耦現象，使干擾方向形成的零點加寬，深度變淺等問題，降低了自適應陣的性能。而當間距大于約半個波長時則會產生柵瓣，這也是系統不希望發生的。基于這兩點考慮，為了使互耦減至最小又能防止柵瓣出現，一般取陣元間距d≈0．5λ。但是，在某些特殊應用中(如某些機載、彈載平臺)，安裝尺寸受限，不得不考慮微型陣技術。在這種情況下，為了使系統的性能降低最小，必須采取措施來降低單元互耦等因素的影響。綜合這些因素，在項目中擬采用74mm(約0．31λ)的單元間距。