[發(fā)明專利]Q/V頻段低軌衛(wèi)星瓦片式相控陣接收標準子陣

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111284269.3
• 申請日: 2021-11-01
• 公開（公告）號: CN114204260A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張運啟;陳佳騰
• 申請（專利權(quán)）人: 西安郵電大學
• 主分類號: H01Q1/42
• 分類號: H01Q1/42;H01Q1/38;H01Q21/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 唐沛

本發(fā)明公開了一種Q/V頻段低軌衛(wèi)星瓦片式相控陣接收標準子陣。該子陣包括：天線罩、天線陣面、瓦片式相控陣接收模塊、合成網(wǎng)絡(luò)和殼體；天線罩采用能有效改善大角度掃描圓極化軸比的電磁超材料；天線陣面包含多個天線單元；瓦片式相控陣接收模塊以多通道的多功能芯片為主體，芯片內(nèi)部集成了放大、移相、衰減功能。本發(fā)明具有波束切換靈活、同時多波束、大角度掃描低圓極化軸比、集成度及可靠性高、模塊化的特點，可自由拼接，為構(gòu)架任意規(guī)模相控陣提供了便利。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于衛(wèi)星通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種Q/V頻段低軌衛(wèi)星瓦片式相控陣接收標準子陣。

背景技術(shù)

隨著衛(wèi)星通信的快速發(fā)展，相控陣因其在多波束、快速跟蹤掃描以及高可靠性方面的優(yōu)勢得到越來越廣泛的應(yīng)用。目前國際商業(yè)通信衛(wèi)星通信載荷在繼續(xù)使用傳統(tǒng)C、Ku頻段的基礎(chǔ)上，已經(jīng)逐步向頻率更高的Ka頻段發(fā)展。可預見，未來商業(yè)衛(wèi)星帶寬資源需求仍會繼續(xù)增長，Ka頻段的資源也會日趨擁擠。隨著通信容量需求不斷提升，數(shù)據(jù)傳輸量對帶寬的需求不斷增大，發(fā)展Q/V頻段的通信載荷技術(shù)也就迫在眉睫。

在實際應(yīng)用中，相控陣雷達分時生成多個方向波束，對多個目標進行照射并跟蹤。這種傳統(tǒng)的雷達在同一時刻僅照射一個目標，如果兩個目標在某個時刻在雷達方位角范圍內(nèi)較近，則發(fā)射一個較寬的波束即可照射兩個目標。但是這種方法若用于觀測同一時刻多個不同方位目標時便不再適用。

在衛(wèi)星通信中，由于電離層存在，電磁波通過時會出現(xiàn)法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，而圓極化波能夠有效克服法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)所帶來的影響，故在衛(wèi)星通信中常采用圓極化天線。軸比是圓極化天線的一個重要的性能指標，它代表圓極化的純度，軸比不大于3dB的帶寬，定義為天線的圓極化帶寬。它是衡量整機對不同方向的信號增益差異性的重要指標，故改善圓極化天線大角度軸比至關(guān)重要。天線罩是保護天線系統(tǒng)免受外部環(huán)境影響的結(jié)構(gòu)物。它在電氣性能上具有良好的電磁波穿透特性，機械性能上能經(jīng)受外部惡劣環(huán)境的作用。室外天線通常置于露天工作，直接受到自然界中暴風雨、冰雪、沙塵以及太陽輻射等的侵襲，由于天線罩是天線系統(tǒng)前面的保護屏障物，所以現(xiàn)有天線罩的重點研究均在透波率與輕量化上，對于如何設(shè)計天線罩結(jié)構(gòu)及材料，從而確保大角度掃描時良好的圓極化軸比特性卻很少見有記載。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決同一時刻多個不同方位目標的觀測問題，以及如何確保大角度掃描時良好的圓極化軸比特性的問題，本發(fā)明提供了一種Q/V頻段低軌衛(wèi)星瓦片式相控陣接收標準子陣。

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提出以下方案：

一種Q/V頻段低軌衛(wèi)星瓦片式相控陣接收標準子陣，包括：天線罩、天線陣面、瓦片式相控陣接收模塊和殼體；

天線罩、天線陣面、瓦片式相控陣接收模塊自上而下依次設(shè)置，且天線陣面、瓦片式相控陣接收模塊均位于殼體內(nèi)部；

天線罩包括罩體以及內(nèi)嵌于罩體中且呈矩形周期排列的多個金屬環(huán)組，該周期性排列的金屬環(huán)組構(gòu)造了電磁超材料；

天線陣面包括N個正交縫隙耦合饋電的多層貼片寬帶微帶圓極化天線單元，其中N≥16；

瓦片式相控陣接收模塊(3)包括M個相控陣接收子模塊，每個相控陣接收子模塊中均包括N/M個低噪聲放大器、N/M個多功能芯片以及H套N/M路合1的合成器；其中M≥1，H≥2，且M與N的取值需保證N/M為正整數(shù)；

N/M個低噪聲放大器與N/M個多功能芯片一一對應(yīng)，用于接收天線單元發(fā)送的信號并進行放大處理后輸入至多功能芯片；

每個多功能芯片均包括1分H功分器以及H路并行的信號處理通道，每個信號處理通道都集成有放大器、移相器、衰減器以及均衡器；

每個多功能芯片中的1分H路功分器將天線單元輸出的信號分成H路后，再經(jīng)過H路信號處理通道處理，輸出H路信號，將所有多功能芯片的H路信號按照順序編號后分別輸出至H套N/M路合1的合成器進行同編號合束；