[發明專利]用于赤道操作的低剖面天線的優化

有效

• 申請號: 201410048832.0
• 申請日: 2014-02-12
• 公開（公告）號: CN103985964B
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 本亞明·恩格爾;布林德·巴蒂亞
• 申請（專利權）人: 松下航空電子公司
• 主分類號: H01Q3/02
• 分類號: H01Q3/02;H01Q1/28;H04B7/185
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 陳煒;李德山

公開了用于赤道操作的低剖面天線的優化，包括用于優化被附加到移動的交通工具的低剖面SATCOM天線面板的系統和方法。在SATCOM天線面板保持平行于運載交通工具的運動軌跡的情況下，該長形SATCOM天線面板具有窄方位波束，該窄方位波束可選地具有不多于2度角的典型寬度。致動單元使SATCOM天線面板圍繞以下三個正交軸旋轉：縱向軸（滾動旋轉）、垂直軸（偏航旋轉）以及橫向軸（俯仰旋轉）。致動單元致動天線面板，以便保持該天線面板對準地球赤道平面，并且可選地具有不多于2度角的典型寬度的窄方位波束消除相鄰衛星照射。

技術領域

本發明在其一些實施例中涉及移動衛星通信（SATCOM）天線系統和用于衛星通信的優化方法，并且更特別地但非排他地涉及用于對用于地球赤道平面操作的低剖面長形SATCOM天線面板進行優化的系統和方法。

背景技術

當在本文中使用時，術語長形（elongated）指的是以與運載交通工具的縱向軸平行的方式來附加的縱向定向的天線，其中該運載交通工具在限定了使該交通工具在該縱向軸上向前行進的路徑的連續軌跡中行進。

對地靜止衛星通信技術提供了各種服務，這些服務包括：寬帶通信、音頻/視頻分配網絡、海上導航、陸地導航和空中導航以及對民用操作和軍用操作的支持。

軍用通信天線被武裝部隊用于靜止衛星系統和移動衛星系統二者。除了常規天線之外，軍用天線對來自遠距離、空中、海上以及環境惡劣位置的戰術通信也很關鍵。軍用通信天線的一些特定要求是低剖面、高可靠性、耐用性、抗干擾性、便攜性等。軍用對地靜止衛星系統的突出示例是軍用策略和戰術中繼（MILSTAR）。

當在本文中使用時，術語天線指的是將定向電磁信號轉換為在自由空間中傳播的電磁波的裝置。天線可以被用于接收信號和發送信號二者。

當在本文中使用時，術語對地靜止（geostationary）或對地同步（geosynchronous）軌道（GSO）指的是沿著地球赤道并且在地球赤道上方約35,786千米的圓形軌道路徑。對地靜止軌道位于地球赤道平面上。

以與地球的旋轉速度相同的速度進行軌道運動的衛星共享地球赤道平面上的共同緯度，并且在有時被稱作為克拉克帶（Clark belt）的軌道弧中沿縱向軸均勻地停泊（park）。在這種軌道處，衛星的軌道周期是1天，即與地球的旋轉周期相等。

當在本文中使用時，術語通信衛星指的是主要提供數字和/或無線電和/或電視和/或電話覆蓋的衛星。這種衛星被用作為在地球上方的軌道中的中繼站，以用于接收、放大以及轉發在特定電磁無線電頻段上攜帶的信號。當衛星在對地靜止軌道中圍繞地球旋轉時，該衛星保持在特定區域之上，在地球表面上具有特定的覆蓋區（footprint）。

SATCOM天線系統（SAS）的設計和開發是通信領域中在過去的幾十年中經歷了顯著增長的領域之一。現在，存在為地面、航天器、超音速、亞音速、海上、直升飛機以及無人駕駛飛行器（UAV）平臺設計的一系列SAS模型。

可以將這種SAS附加到交通工具的主體或者機身上的各種位置，從而有利于交通工具與對地靜止衛星之間的通信。

圖1示出與被附加到飛行器的長形SATCOM天線面板進行通信的對地靜止衛星的示例性環境900。圖2是示出在采用阿爾塔方位（alta-azimuth）坐標系統的三維空間中的飛行動力學參數和旋轉軸的環境902。這些圖描述了三維空間中的示例性飛行器300和圍繞該飛行器的質心的三個正交旋轉軸400：縱向軸402、橫向軸404以及垂直軸406。

當在本文中使用時，各軸分別指的是滾動旋轉（roll rotation）、俯仰旋轉（elevation rotation）以及偏航旋轉（yaw rotation）（方位）。利用這種約定，滾動旋轉指的是如圍繞縱向軸進行動作；俯仰旋轉是圍繞橫向軸進行動作，而偏航旋轉是圍繞垂直軸進行動作。