[發(fā)明專利]一種緊湊型星載多波束四饋源合成饋源陣列

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110691136.1
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113725578B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 施錦文;成克偉;張龍;萬繼響;薛兆璇;張新剛;張喬山
• 申請（專利權(quán)）人: 西安空間無線電技術(shù)研究所
• 主分類號: H01P1/213
• 分類號: H01P1/213;H01Q1/50;H04B7/185
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 劉秀祥

一種緊湊型星載多波束四饋源合成饋源陣列，包括輻射喇叭層(1)、極化頻率雙工層(2)、收發(fā)合成網(wǎng)絡(luò)層(3)；輻射喇叭層(1)包括多個喇叭，相鄰的兩行喇叭交錯排列，且喇叭的排布采用四色復(fù)用方案；極化頻率雙工層(2)包括多個極化頻率雙工器，發(fā)射左旋圓極化端口與發(fā)射右旋圓極化端口成90°正交，接收左旋圓極化端口與接收右旋圓極化端口平行；收發(fā)網(wǎng)絡(luò)層(3)包括發(fā)射功分網(wǎng)絡(luò)和接收合路網(wǎng)絡(luò)，發(fā)射功分網(wǎng)絡(luò)包括左旋功分網(wǎng)絡(luò)單元和右旋功分網(wǎng)絡(luò)單元，左旋功分網(wǎng)絡(luò)單元與發(fā)射左旋圓極化端口連接且連接處成90°正交，右旋功分網(wǎng)絡(luò)與發(fā)射右旋圓極化端口連接且連接處成90°正交。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種緊湊型星載多波束四饋源合成饋源陣列，屬于星載合成多波束天線領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展，我國對寬帶衛(wèi)星通信服務(wù)需求逐年增加，特別是云計算、物聯(lián)網(wǎng)及5G等技術(shù)的應(yīng)用，衛(wèi)星系統(tǒng)容量需求將呈井噴式增長。經(jīng)分析，我國各行業(yè)到2025年對衛(wèi)星通信容量的需求已接近1.7Tbps，迫切需求開展基于1Tbps容量的超大容量寬帶衛(wèi)星通信技術(shù)研究，以滿足迅速增長的國內(nèi)需求。

天地一體化系統(tǒng)通信體制、支持海量終端的地面系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計、天地一體跳波束技術(shù)、寬帶靈活載荷星上數(shù)字透明處理、極窄波束高增益低旁瓣多波束天線等，皆是基于1Tbps的超大容量通信衛(wèi)星系統(tǒng)。若要發(fā)展超大容量通信衛(wèi)星系統(tǒng)，合成多波束天線是天線領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種緊湊型星載多波束四饋源合成饋源陣列，包含了饋源陣列方案設(shè)計、緊湊型收發(fā)合成網(wǎng)絡(luò)設(shè)計兩部分內(nèi)容，其中饋源陣列方案包含了饋源排列、四色復(fù)用、與收發(fā)合成網(wǎng)絡(luò)的接口設(shè)計，為了抑制合成網(wǎng)絡(luò)層間發(fā)射電磁波的泄漏，單饋源發(fā)射左旋與右旋接口成正交結(jié)構(gòu)；收發(fā)合成網(wǎng)絡(luò)為了達(dá)到緊湊型設(shè)計目的，設(shè)計為不等幅功分器自補(bǔ)償相位的方案，從結(jié)構(gòu)上看，沒有了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的移相層，從功能上看，功分器自我補(bǔ)償相位。

本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明實(shí)施例提供一種緊湊型星載多波束四饋源合成饋源陣列，包括輻射喇叭層、極化頻率雙工層、收發(fā)網(wǎng)絡(luò)層；

輻射喇叭層包括M行、每行N個單喇叭，相鄰的兩行喇叭交錯排列，且喇叭的排布采用四色復(fù)用方案；其中M≥2且為偶數(shù)，N≥2；

極化頻率雙工層包括M行、每行N個極化頻率雙工器，每個極化頻率雙工器均為五端口器件，公共口與喇叭連接，發(fā)射左旋圓極化端口與發(fā)射右旋圓極化端口成90°正交，接收左旋圓極化端口與接收右旋圓極化端口平行；

收發(fā)網(wǎng)絡(luò)層包括發(fā)射功分網(wǎng)絡(luò)和接收合路網(wǎng)絡(luò)，發(fā)射功分網(wǎng)絡(luò)包括左旋功分網(wǎng)絡(luò)和右旋功分網(wǎng)絡(luò)，左旋功分網(wǎng)絡(luò)和右旋功分網(wǎng)絡(luò)均采用H面一分四功分器，左旋功分網(wǎng)絡(luò)單元的四個支路與極化頻率雙工器的四個發(fā)射左旋圓極化端口連接，右旋功分網(wǎng)絡(luò)單元的四個支路與極化頻率雙工器的四個發(fā)射右旋圓極化端口連接；接收合路網(wǎng)絡(luò)包括左旋合路網(wǎng)絡(luò)和右旋合路網(wǎng)絡(luò)，左旋合路網(wǎng)絡(luò)單元的四個支路與極化頻率雙工器的四個接收左旋圓極化端口連接，右旋合路網(wǎng)絡(luò)單元的四個支路與極化頻率雙工器的四個接收右旋圓極化端口連接。

本發(fā)明一實(shí)施例中，H面一分四功分器中，四個輸出端口的臂長不等，使得四個輸出端口的相位相等。

本發(fā)明一實(shí)施例中，輻射喇叭層中相鄰兩行陣列饋源中緊貼的四個單饋源形成一個波束。

本發(fā)明一實(shí)施例中，喇叭采用光壁賦型結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明一實(shí)施例中，極化頻率雙工器的公共口為圓形，剩余四個端口為矩形。

本發(fā)明一實(shí)施例中，收發(fā)網(wǎng)絡(luò)層采用收發(fā)網(wǎng)絡(luò)分層排布，尺寸較小的接收合路網(wǎng)絡(luò)位于第一層，更接近極化頻率雙工層，尺寸較大的發(fā)射功分網(wǎng)絡(luò)位于第二層，更遠(yuǎn)離極化頻率雙工層。