一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构的制作方法
专利名称：一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及移动通信及天线技术领域，特别涉及适用于车载(船载、或机载)卫星移动通信的一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构。
背景技术：
在卫星通信领域、特别是在静止状态使用的情况下，大多使用抛物面碟形天线，这类天线价格低廉，因而具有很大的市场。然而，由于卫星的距离遥远，不仅要求天线有很大的增益，而且需要有极高的对星精度。对于运动状态，而非静止状态下的应用(如，车船载或机载)，要能在行驶中保持通信的畅通，系统就要复杂得多。
车载(船载或机载)卫星移动通信系统通常又称为“动中通”。动中通以往大多采用抛物面碟形天线，其致命缺点是轮廓高(即高度高)，体积大、重量重、在行驶中阻力大、对星捕星速度慢，因而不适合在高速行驶的情况下使用。相对而言，平板天线具有低轮廓的优势，特别适合在高速行驶的载体上使用。平板天线通常包含有一块或多块平面辐射板及波束形成网络，每块板上有若干个辐射元(11)，波束形成网络可采用不同的技术(波导、或微带技术等)来实现，但目前的平板天线只采用某种单一的技术来构成波束形成网络，其精度达不到对卫星进行准确指向、捕获与跟踪的要求，而且厚度也较厚，并不能真正实现低轮廓。发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种精度高、能在运动状态中实现精确卫星指向、卫星捕捉的新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构。
本发明解决此问题所采用的技术方案是 一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构，包括用于接收或发送卫星辐射信号的天线辐射层，所述天线辐射层包括由多个辐射元组成的天线辐射阵列，其特征在于还包括一个或以上用于将天线辐射阵列所接收的卫星辐射信号分配或合并的信号传输通道，所述信号传输通道与天线辐射阵列连接；所述信号传输通道包括采用悬浮带状线进行功率分配或合并的第一功率信号配置层和采用波导进行功率分配或合并的第二功率信号配置层，所述天线辐射层、第一功率信号配置层和第二功率信号配置层依次相继连接，所述第一功率信号配置层包括至少一层悬浮带状线配置层，所述第二功率信号配置层包括至少一层波导配置层；所述悬浮带状线配置层包括多个用于将一路以上辐射信号合并为一路辐射信号或将一路辐射信号分配为多路辐射信号的悬浮带状线组件；其中最上层悬浮带状线配置层中的悬浮带状线组件的一端多个接口分别与多个辐射元连接，另一端的一个接口则与置于其下层的悬浮带状线配置层或波导配置层连接；所述波导配置层包括多个用于将一路以上辐射信号合并为一路辐射信号或将一路辐射信号分配为多路辐射信号的波导组件，其中最上层波导配置层内的波导组件的一侧多个接口分别与置于其上层的悬浮带状线配置层连接。
本发明一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构，通过第一功率信号配置层和第二功率配置层对天线辐射层进行配置，其中第一功率信号配置层包括至少一层的悬浮带状线配置层，悬浮带状线配置层内的悬浮带状线组件通过悬浮带状线实现功率的分配或合并，形成波束网络，当发射信号时，通过悬浮带状线组件对信号进行分解，并连接至多个辐射元发射信号，增加天线的发射增益，当接收信号时，悬浮带状线组件对多个辐射元所接收信号进行合并，并可根据辐射元的数量增加悬浮带状线配置层的数量，让装配过程更加简单，而采用悬浮带状线实现辐射信号的分配或合并，悬浮带状线具有良好的柔软性，厚度十分小，能大大降低天线辐射板的厚度，实现天线的低轮廓，当通过第一功率信号配置层完成对卫星辐射信号的初步合并后，通过第二功率信号配置层对信号进一步的合并，其中第二功率信号配置层包括至少一层波导配置层，波导配置层内设置有波导组件，辐射信号通过矩形波导实现对信号的分配或合并，波导具有低损耗的特点，采用波导组件对信号进行分配或合并形成波束网络，能有效降低信号的损耗，使天线辐射板的精度大大增加；本发明通过悬浮带状线配置层和波导配置层对辐射信号进行配置或合并，采用平板分层结构，与传统抛物面碟形天线相比不仅轮廓低、体积小、重量轻，而且结合了悬浮带状线及波导两种技术，不仅能有效降低天线的厚度，实现低轮廓，而且能保证天线的精度，提高系统的性能。 采用天线辐射阵列，该结构让系统具有网格形的辐射元，这些辐射元之间的距离很小，因而对星的角度比较大，功率损耗比较小，剖面高度比较低，旁瓣特性也比较好。实现了在运动状态中能自动准确地对星，特别适合于在车载卫星移动通信系统，即“动中通”中使用，使之在行驶中始终能保持对卫星的指向、捕获和跟踪，确保通信的畅通，有效提高了天线终端的发射、接收效果，保持畅通的通信，取得了很好的社会效益和经济效益，对低轮廓卫星系统的推广起到重要作用。
进一步，所述天线辐射板结构包括两个信号传输通道，其中一个通道为 用于传输水平极化信号的水平极化信号传输通道，另一个传输通道为用于传输垂直极化信号的垂直极化信号传输通道，所述水平极化信号传输通道和垂直极化信号传输通道均与天线辐射阵列的辐射元连接。水平极化信号传输通道和垂直极化信号传输通道分别接收或发送水平极化信号和垂直极化信号，这两种信号的处理方法完全相同。该设置能让天线辐射板具有接收和发送水平极化信号和垂直极化信号的能力，能有效提高天线辐射板的适应性和实用性。
进一步，所述天线辐射板还包括微波通道层，所述微波通道层包括用于选择该通道发射或接收卫星辐射信号的双工器和对信号进行处理并对收发电路进行隔离的射频滤波器，所述第二功率信号配置层、双工器和射频滤波器依次相继连接。双工器用于对天线辐射板的接收、发送状态进行选择，射频滤波器用于对信号进行滤波及对收发电路进行隔离， 将双工器和射频滤波器集成在天线辐射板中，不但可以减少信号传输线所带来的损耗，而且能提高天线辐射板的集成度，使其工作效率更高。
进一步，所述第一功率信号配置层包括至少两层悬浮带状线配置层，所述相邻两层的悬浮带状线配置层之间通过激励探针相互连接。所述激励探针为同轴TEM转换装置， 其作用为连接相邻两层悬浮带状线配置层，由于悬浮带状线组件在俯仰面上对信号进行分配或合并，需要在方位面对两层的悬浮带状线组件进行连接，通过激励探针进行连接，能有效提高系统的EIRP和G/T值。与其它类型的功率分配网络相比，这种实现方式的功率损耗最小，能提闻天线福射板的福射效率与精度。
进一步，所述第一功率信号配置层包括两层悬浮带状线配置层，分别为悬浮带状线配置上层和悬浮带状线配置下层；悬浮带状线配置上层和悬浮带状线配置下层内的悬浮带状线组件，所述悬浮带状线组件包括具至少两个带状线分配连接端和一个带状线合并连接端，各个带状线分配连接端通过悬浮带状线汇合连接至带状线合并连接端；所述天线辐射阵列划分为多个区域，悬浮带状线配置上层内的多个上层悬浮带状线组件分别与区域内的辐射元连接，其中上层悬浮带状线组件的各个带状线分配连接端分别与对应区域内的各个辐射元连接，悬浮带状线配置下层内的下层悬浮带状线组件的各个带状线分配连接端分别与至少两个上层悬浮带状线组件的带状线合并连接端连接，而下层悬浮带状线组件的带状线合并连接端则连接至下层的波导配置层。所述悬浮带状线为位于基片上的带状线， 将其置于两个腔体之间便成为悬浮带状线，在将信号送入波导腔体之前，通过悬浮微带组件内的悬浮带状线对辐射信号进行功率分配。由于采用了悬浮带状线技术，因此悬浮带状线配置层厚度的很小，通过设置两层悬浮带状线配置层，能减少天线辐射板的体积，节省天线材料，而且能有效提高第一功率信号配置层的功率配置效率。
进一步，所述悬浮带状线配置上层和悬浮带状线配置下层的合并比例均为4:1。其中悬浮带状线配置上层和悬浮带状线配置下层内的悬浮带状线组件包括四个带状线分配连接端和一个带状线合并连接端，当从上层接收信号时，四个带状线分配连接端通过悬浮带状线对4路信号进行合并，并通过带状线合并连接端向下层信号输出，从而让悬浮带状线配置上层和悬浮带状线配置下层的合并比例均为4:1。
进一步，所述悬浮带状线组件还包括用于调节辐射信号相位使天线在俯仰面上实现预倾斜的延迟线，所述延迟线设置于悬浮带状线的一段上。通过对辐射信号的相位进行调节，即可在俯仰面上实现预倾斜，本发明通过在悬浮带状线组件上设置延迟线，对辐射信号的相位进行调整，实现在平板天线俯仰面上的预倾斜，通过调节延迟线的长度，即可对辐射信号的倾斜角度进行调节。
进一步，所述第二功率信号配置层包括两层波导配置层，分别为波导配置上层和波导配置下层，其中波导配置层 内的波导组件包括至少两个波导分配连接端和一个波导合并连接端，所述至少两个的波导分配连接端通过波导管道汇合连接至波导合并连接端；其中置于波导配置上层的为上层波导组件，置于波导配置下层的为下层波导组件，其中波导配置下层在方位面上设置有一个下层波导组件；所述上层波导组件各个波导分配连接端与第一功率信号配置层内底层的悬浮带状线配置层连接，上层波导组件的波导合并连接端与波导配置下层的下层波导组件的其中一个波导分配连接端连接，而下层波导组件的波导合并连接端则进行输出。通过波导完成对辐射信号的分配或合并，其精度更高，而波导配置上层和波导配置下层分别用于实现在俯仰面和方位面上辐射信号的配置，对信号的处理更加全面。
进一步，所述波导配置上层和波导配置下层的合并比例分别为2:1和16:1。其中波导配置上层内的上层波导组件包括2个波导分配连接端和I个波导分配连接端。波导配置下层内的下层波导组件包括16个波导分配连接端和I个波导分配连接端，因此波导配置上层和波导配置下层的合并比例分别为2:1和16:1。
进一步，所述下层波导组件包括多个分配器，所述分配器用于将两路辐射信号合并成一路信号，或将一路信号分配为多路信号，通过在方位面上设置的分配器对信号进行多次合并或分配，大大地降低了天线辐射板的厚度，使其布置更加合理。其中下层波导组件的每个分配器均具有不同的形状，该设置使得中间的通道能获得大的功率，其作用是把更多的功率分配到所需要的方向，这样更多的功率就会集中到中央部位的辐射元上，从而降低了系统的旁瓣电平。
进一步，所述辐射元包括设置于仿真空气材料上的微带片，还包括分别用于水平极化和垂直极化的两个微带馈电装置，用于水平极化的微带馈电装置与水平极化信号传输通道连接，用于垂直极化的微带馈电装置与垂直极化信号传输通道连接。辐射元通过两个微带馈电装置来馈送信号，一个用于水平极化，另一个用于垂直极化，微带片具有体积小、 重量轻、低轮廓的优点，而且其电性能多样化。不同设计的微带元，其最大辐射方向可以在扫描范围内调整；易于得到各种极化，而且容易集成在天线辐射板上，能和有源器件、电路集成为统一的组件。
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
图1是本发明低轮廓卫星天线辐射板结构的系统框图。
图2是本发明低轮廓卫星天线辐射板结构的模块连接框图。
图3是本发明悬浮带状线配置上层与辐射元的连接示意图。
图4是本发明悬浮带状线配置下层与波导配置上层的连接示意图。
图5是本发明悬浮带状线组件的结构示意图。
图6是本发明波导配置下层的结构示意图。
具体实施方式
参照图1所示，本发明的一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构，为多层复合结构，能同时进行双频段、双极化操作，其中设置于天线辐射板最上层的为天线辐射层 1，天线辐射层I用于接收来自卫星的辐射信号和向卫星发射辐射信号与卫星进行通信，所述天线辐射层I由多个辐射元11组成的天线辐射阵列，所述辐射元11包括设置于仿真空材料上的微带片和分别用于水平极化和垂直极化的两个微带馈电装置，所述两个微带馈电装置与微带片相连，微带片具有体积小、重量轻、低轮廓的优点，而且其电性能多样化。不同设计的微带元，其最大辐射方向可以在扫描范围内调整；易于得到各种极化，而且容易集成在天线辐射板上，能和有源器件、电路集成为统一的组件。
相应地，为了提高天线辐射板的适应性和实用性，让天线辐射板具有双频段、双极化操作的性能，所述天线辐射板还包括用于传输水平极化信号的水平极化信号传输通道5 和用于传输垂直极化信号的垂直极化信号传输通道6，参照图1所示，所述水平极化信号传输通道5和垂直极化信号传输通道6分别与辐射元11上的水平极化微带馈电装置和垂直极化馈电装置连接，使其可分别接收水平极化信号和垂直极化信号，并可发射这两种极化信号，大大地提高了天线辐射板的性能。
参照图1、图2所示，由于水平极化信号传输通道5和垂直极化信号传输通道6的结构相同，在此针对其中一个信号传输通道进行描述，所述信号传输通道包括采用悬浮带状线进行功率分配或合并的第一功率信号配置层2、采用波导进行功率分配或合并的第二功率信号配置层3和微波通道层4。其中第一功率信号配置层包括至少一层悬浮带状线配置层，所述第二功率信号配置层3包括至少一层波导配置层。
本实施例中第一功率信号配置层2和第二功率信号配置层3分别设置有两层悬浮带状线配置层和波导配置层。其中处于天线辐射层I下方的是悬浮带状线配置上层21，用于与天线辐射层I上的辐射元11连接获取功率信号或通过辐射元11发送功率信号，参照图2、图3所示，所述悬浮带状线配置上层21包括多个上层悬浮带状线组件211，其中天线辐射阵列上的辐射元11划分为多个区域，每个区域分别与一个上层悬浮带状线组件211相对应，每个区域包括若干个辐射元11，所述上层悬浮带状线组件211包括与区域内辐射元 11数量相同的上层带状线分配连接端al和一个上层带状线合并连接端a2，上层带状线分配连接端al分别与对应区域内的的各个辐射元11连接，并通过悬浮带状线9将各个连接端口的辐射信号两两合并，最后连接至上层带状线合并连接端a2，其中用于接收和发送垂直极化信号的上层带状线分配连接端al与垂直极化馈电装置连接，用于接收和发送水平极化信号的上层带状线分配连接端al与水平极化馈电装置连接，为下方的复合层提供水平极化信号和垂直极化信号。上述的悬浮带状线9为位于基片上的带状线，将其置于两个腔体之间便成为悬浮带状线，在将信号送入波导腔体之前，通过悬浮微带组件内的悬浮带状线对辐射信号进行功率分配。由于采用了悬浮带状线技术，因此悬浮带状线配置层厚度的很小，通过设置两层悬浮带状线配置层，能减少天线辐射板的体积，节省天线材料，而且能有效提高第一功率信号配置层2的功率配置效率。
位于悬浮带状线配置上层21下方的是悬浮带状线配置下层22，用于对悬浮带状线配置上层21的功率信号进一步的合并，并实现向下层矩形波导的转换，悬浮带状线配置下层22包括多个下层悬浮带状线组件221，参照图5所示，和上层悬浮带状线组件211相同，下层悬浮 带状线组件221包括多个下层带状线分配连接端bl和一个下层带状线合并连接端b2，而且各个下层带状线分配连接端bl通过悬浮带状线9两两合并，最终连接至下层带状线合并连接端b2，其中下层悬浮带状线组件221的下层带状线分配连接端bl与上层悬浮带状线组件211的上层带状线合并连接端a2通过激励探针进行连接，实现对悬浮带状线配置上层21辐射信号的进一步合并，所述激励探针为同轴TEM转换装置，其作用为连接相邻两层悬浮带状线配置层，由于悬浮带状线组件在俯仰面上对信号进行分配或合并，需要在方位面对两层的悬浮带状线组件进行连接，通过激励探针进行连接，能有效提高系统的 EIRP和G/T值，因而与其它类型的功率分配网络相比，这种实现方式的功率损耗最小，能提高天线辐射板的精度。
进一步，所述下层悬浮带状线组件221还包括用于调节辐射信号相位使天线在俯仰面上实现预倾斜的延迟线8，所述延迟线8设置于悬浮带状线9的一段上。通过对辐射信号的相位进行调节，即可在俯仰面上实现预倾斜，本发明通过在下层悬浮带状线组件221 上设置延迟线8，对辐射信号的相位进行调整，实现在平板天线俯仰面上的预倾斜，通过调节延迟线8的长度，即可对辐射信号的倾斜角度进行调节。
参照图2、图4所示，位于悬浮带状线配置下层22下方的是波导配置上层31，辐射信号通过该层的矩形波导实现信号的进一步合并，所述波导配置上层31包括多个上层波导组件311，所述上层波导组件311用于连接下层悬浮带状线组件221并对信号进行进一步的合并，上层波导组件311包括至少两个的上层波导分配连接端Cl和一个上层波导合并连接端c2，上层波导分配连接端Cl与上层的下层悬浮带状线组件221的下层带状线合并连接端b2连接，通过矩形波导对至少两个下层悬浮带状线组件221的功率信号进行合并， 并通过上层波导合并连接端c2向下层输出信号，参照图5所示，所述下层悬浮带状线组件 221的下层带状线合并连接端b2通过转换接头7实现功率信号向矩形波导的转换，所述转接接头为与辐射元11相类似的谐振头。
参照图2、图6所示，位于波导配置上层31下方的是波导配置下层32，所述波导配置下层32对波导配置上层31的辐射信号在方位面上进一步合并，所述波导配置下层32包括设置在方位面上的下层波导组件321，下层波导组件321包括至少两个下层波导分配连接端Pl和一个下层波导合并连接端P2，下层波导组件321的下层波导分配连接端pi分别与多个上层波导组件311的上层波导合并连接端c2连接，下层波导组件321的各个下层波导分配连接端Pl通过矩形波导对辐射信号进行两两合并，最后通过下层波导合并连接端 P2进行合并输出。采用波导对信号进行合并，其精度更高，而波导配置上层31和波导配置下层32分别用于实现在俯仰面和方位面上辐射信号的配置，对信号的处理更加合理。
进一步，参照图6所示，所述下层波导组件321包括多个分配器p3，所述分配器 P3用于将两路辐射信号合并成一路信号，或将一路信号分配为多路信号，通过在方位面上设置的分配器P3对信号进行多次合并，大大地降低了天线辐射板的厚度，使其布置更加合理。其中下层波导组件321的每个分配器p3均具有不同的形状，该设置使得中间的通道能获得大的功率，其作用是把更多的功率分配到所需要的方向，这样更多的功率就会集中到中央部位的辐射元11上，从而降低了系统的旁瓣电平。
位于波导配置下层32下方的是微波通道层4，所述微波通道层4包括用于选择该通道发射或接收卫星辐射信号的双工器41和对信号进行处理并对收发电路进行隔离的射频滤波器42，所述下层波导合并连接端p2、双工器41和射频滤波器42依次相继连接，为了在组装过程中更加方便，微波通道为上下两层组合的结构，以方便组装双工器41和射频滤波器42，这两层结合即形成一个微波通道，由于在该层内没有足够的空间完成功率分配，因此需要第一功率信号配置层2、第二功率信号配置层3完成辐射信号功率的分配和合并。双工器41用于对天线辐射板的接收、发送状态进行选择，射频滤波器42用于对信号进行滤波并对收发电路进行隔离，将双工器41和射频滤波器42集成在天线辐射板中，不但可以减少信号传输线所带来的损耗，而且能提高天线辐射板的集成度，使其工作效率更高。
更具体地，以对辐射信号的合并为例，对卫星辐射信号的接收具体过程进行描述， 天线辐射板包括水平极化信号传输通道5和垂直极化信号传输通道6，由于上述两个通道的结构相同，因此以下针对其中一个通道进行描述。
当天线辐射板需要接收信号时，通过双工器41设置天线辐射板为接收状态，这时卫星辐射信号可依次通过天线辐射层1、悬浮带状线配置上层21、悬浮带状线配置下层22， 波导配置上层31，波导配置下层32及微波通道层4对信号进行合并，其具体过程如下参照图2所示，所述天线辐射阵列由16行、32列共512个辐射元11组成，其中每个辐射元11为长20毫米宽12毫米的长方格，该组合为经过大量实验后得出的，在该尺寸下的天线辐射阵列具有较佳的性能，且信号的合并更加简单，能有效减少为了配置辐射信号形成波束网络所需的复合层数，进一步降低天线辐射板的厚度，进而降低天线的轮廓高度。天线辐射阵列中每4个辐射元11组成一个区域，悬浮带状线配置上层21内的各个上层悬浮带状线组件211分别与各个区域对应，其中上层悬浮带状线组件211包括4个上层带状线分配连接端al和I个上层带状线合并连接端a2，每个上层带状线分配连接端al分别与一个辐射元11连接，于是4个辐射元11所获得的信号通过上层悬浮带状线组件211合并成一路信号，于是天线辐射层I的512路信号合并成128路信号，完成信号的第一次合并其合并比例为4:1。
悬浮带状线配置下层22对信号进行第二次的合并，其中悬浮带状线配置下层22 内的一个下层悬浮带状线组件2214个下层带状线分配连接端bl和I个下层带状线合并连接端b2，与4个上层悬浮带状线组件211相对应，于是4个上层悬浮带状线组件211的4路信号再一次合并，并转换成矩形波导信号向下层传输，即悬浮带状线配置上层21的128路信号合并为32路信号，完成信号的第二次合并，其合并比例为4:1。
波导配置上层31对信号进行第三次的合并，其中上层波导组件311包括2个上层波导分配连接端Cl和I个上层波导合并连接端c2，一个上层波导组件311与两个下层悬浮带状线组件221相对应，将两个下层悬浮带状线组件221的两路信号合并为一路信号，即将悬浮带状线配置下层22的32路信号合并为16路信号，完成信号的第三次合并，其合并比例为2:1。
波导配置下层32对信号进行第四次合并，其中下层波导组件321包括16个下层波导分配连接端Pl和I个下层波导合并连接端P2，所述下层波导组件321与16个上层波导组件311相对应，将波导配置上层31的16路信号合并为I路信号，并输出至微波通道层， 通过依次通过双工器41和射频滤波器42对信号进行处理及输出。
由于信号传输通道为双向传输的通道，其信号的传输过程是可逆的，因此天线辐射板发射信号时，依次通过微波通道层4、波导配置下层32、波导配置上层31、悬浮带状线配置下层22、悬浮带状线配置上层21将辐射信号层层进行分配，形成波束网络，最终在天线辐射层I上的各个辐射元11上对信号进行辐射，实现整个信号发射的过程，由于对各个复合层进行复合处理的过程是与合并的过程相反的，在此不再详细具体描述。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构，包括用于接收或发送卫星辐射信号的天线辐射层(I)，所述天线辐射层(I)包括由多个辐射元(11)组成的天线辐射阵列，其特征在于还包括一个或以上用于将天线辐射阵列所接收的卫星辐射信号分配或合并的信号传输通道，所述信号传输通道与天线辐射阵列连接； 所述信号传输通道包括采用悬浮带状线进行功率分配或合并的第一功率信号配置层(2)和采用波导进行功率分配或合并的第二功率信号配置层(3)，所述天线辐射层(I)、第一功率信号配置层(2)和第二功率信号配置层(3)依次相继连接，所述第一功率信号配置层(2)包括至少一层悬浮带状线配置层，所述第二功率信号配置层(3)包括至少一层波导配置层； 所述悬浮带状线配置层包括多个用于将一路以上辐射信号合并为一路辐射信号或将一路辐射信号分配为多路辐射信号的悬浮带状线组件；其中最上层悬浮带状线配置层中的悬浮带状线组件的一端多个接口分别与多个辐射元(11)连接，另一端的一个接口则与置于其下层的悬浮带状线配置层或波导配置层连接； 所述波导配置层包括多个用于将一路以上辐射信号合并为一路辐射信号或将一路辐射信号分配为多路辐射信号的波导组件，其中最上层波导配置层内的波导组件的一侧多个接口分别与置于其上层的悬浮带状线配置层连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构，其特征在于所述天线辐射板结构包括两个信号传输通道，其中一个通道为用于传输水平极化信号的水平极化信号传输通道(5)，另一个传输通道为用于传输垂直极化信号的垂直极化信号传输通道(6 )，所述水平极化信号传输通道(5 )和垂直极化信号传输通道(6 )均与天线辐射阵列的辐射元(11)连接。
3.根据权利要求1所述的一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构，其特征在于所述天线辐射板还包括微波通道层(4)，所述微波通道层(4)包括用于选择该通道发射或接收卫星辐射信号的双工器(41)和对信号进行处理并对收发电路进行隔离的射频滤波器(42)，所述第二功率信号配置层(3)、双工器(41)和射频滤波器(42)依次相继连接。
4.根据权利要求1所述的一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构，其特征在于所述第一功率信号配置层(2)包括至少两层悬浮带状线配置层，所述相邻两层的悬浮带状线配置层之间通过激励探针相互连接。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构，其特征在于所述第一功率信号配置层(2)包括两层悬浮带状线配置层，分别为悬浮带状线配置上层(21)和悬浮带状线配置下层(22 );悬浮带状线配置上层(21)和悬浮带状线配置下层(22)内的悬浮带状线组件包括具有至少两个带状线分配连接端和一个带状线合并连接端，各个带状线分配连接端通过悬浮带状线汇合连接至带状线合并连接端；所述天线辐射阵列划分为多个区域，悬浮带状线配置上层(21)内的多个上层悬浮带状线组件(211)分别与区域内的辐射元(11)连接，其中上层悬浮带状线组件(211)的各个带状线分配连接端分别与对应区域内的各个辐射元(11)连接，悬浮带状线配置下层(22)内的下层悬浮带状线组件(221)的各个带状线分配连接端分别与至少两个上层悬浮带状线组件(211)的带状线合并连接端连接，而下层悬浮带状线组件(221)的带状线合并连接端则连接至下层的波导配置层。
6.根据权利要求5任一所述的一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构，其特征在于所述悬浮带状线配置上层(21)和悬浮带状线配置下层(22 )的合并比例均为4:1。
7.根据权利要求5所述的一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构，其特征在于所述悬浮带状线组件还包括用于调节辐射信号相位使天线在俯仰面上实现预倾斜的延迟线(8 )，所述延迟线(8 )设置于悬浮带状线的一段上。
8.根据权利要求1-3任一所述的一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构，其特征在于所述第二功率信号配置层(3)包括两层波导配置层，分别为波导配置上层(31)和波导配置下层(32)，其中波导配置层内的波导组件包括至少两个波导分配连接端和一个波导合并连接端，所述至少两个的波导分配连接端通过波导管道汇合连接至波导合并连接端；其中置于波导配置上层(31)的为上层波导组件(311)，置于波导配置下层(32)的为下层波导组件(321)，其中波导配置下层(32)在方位面上设置有一个下层波导组件(321);所述上层波导组件(311)各个波导分配连接端与第一功率信号配置层(2)内底层的悬浮带状线配置层连接，上层波导组件(311)的波导合并连接端与波导配置下层(32)的下层波导组件(321)的其中一个波导分配连接端连接，而下层波导组件(321)的波导合并连接端则进行输出。
9.根据权利要求8所述的一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构，其特征在于所述波导配置上层(31)和波导配置下层(32)的合并比例分别为2:1和16:1。
10.根据权利要求2所述的一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构，其特征在于所述辐射元(11)包括设置于仿真空气材料上的微带片，还包括分别用于水平极化和垂直极化的两个微带馈电装置，用于水平极化的微带馈电装置与水平极化信号传输通道(5)连接，用于垂直极化的微带馈电装置与垂直极化信号传输通道(6 )连接。
全文摘要
本发明公开了一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构，包括天线辐射层和一个或以上信号传输通道，所述信号传输通道包括由至少一层悬浮带状线配置层组成的第一功率信号配置层和由至少一层波导配置层组成的第二功率信号配置层，本发明通过悬浮带状线配置层和波导配置层对辐射信号进行配置或合并，采用平板分层结构，不仅轮廓低、体积小、重量轻，而且结合了悬浮带状线及波导两种技术，能有效降低天线的厚度，实现低轮廓，而且能保证天线的精度，提高系统的性能，特别适合于在车载卫星移动通信系统，即“动中通”中使用，能在行驶的状态下保持对卫星的指向、捕获和跟踪，对于低轮廓卫星移动通信系统的推广起到了很大作用。
文档编号H01Q21/24GK103022662SQ201210455419
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者梁钊, 雷剑平, 何塞·阿隆索, 安娜·鲁茨, 阿伯托·培伦, 克里思媞娜·拉文 申请人:广东隆伏通讯设备有限公司, Tti公司
技术领域：
本发明涉及移动通信及天线技术领域，特别涉及适用于车载(船载、或机载)卫星移动通信的一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构。
背景技术：
在卫星通信领域、特别是在静止状态使用的情况下，大多使用抛物面碟形天线，这类天线价格低廉，因而具有很大的市场。然而，由于卫星的距离遥远，不仅要求天线有很大的增益，而且需要有极高的对星精度。对于运动状态，而非静止状态下的应用(如，车船载或机载)，要能在行驶中保持通信的畅通，系统就要复杂得多。
车载(船载或机载)卫星移动通信系统通常又称为“动中通”。动中通以往大多采用抛物面碟形天线，其致命缺点是轮廓高(即高度高)，体积大、重量重、在行驶中阻力大、对星捕星速度慢，因而不适合在高速行驶的情况下使用。相对而言，平板天线具有低轮廓的优势，特别适合在高速行驶的载体上使用。平板天线通常包含有一块或多块平面辐射板及波束形成网络，每块板上有若干个辐射元(11)，波束形成网络可采用不同的技术(波导、或微带技术等)来实现，但目前的平板天线只采用某种单一的技术来构成波束形成网络，其精度达不到对卫星进行准确指向、捕获与跟踪的要求，而且厚度也较厚，并不能真正实现低轮廓。发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种精度高、能在运动状态中实现精确卫星指向、卫星捕捉的新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构。
本发明解决此问题所采用的技术方案是 一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构，包括用于接收或发送卫星辐射信号的天线辐射层，所述天线辐射层包括由多个辐射元组成的天线辐射阵列，其特征在于还包括一个或以上用于将天线辐射阵列所接收的卫星辐射信号分配或合并的信号传输通道，所述信号传输通道与天线辐射阵列连接；所述信号传输通道包括采用悬浮带状线进行功率分配或合并的第一功率信号配置层和采用波导进行功率分配或合并的第二功率信号配置层，所述天线辐射层、第一功率信号配置层和第二功率信号配置层依次相继连接，所述第一功率信号配置层包括至少一层悬浮带状线配置层，所述第二功率信号配置层包括至少一层波导配置层；所述悬浮带状线配置层包括多个用于将一路以上辐射信号合并为一路辐射信号或将一路辐射信号分配为多路辐射信号的悬浮带状线组件；其中最上层悬浮带状线配置层中的悬浮带状线组件的一端多个接口分别与多个辐射元连接，另一端的一个接口则与置于其下层的悬浮带状线配置层或波导配置层连接；所述波导配置层包括多个用于将一路以上辐射信号合并为一路辐射信号或将一路辐射信号分配为多路辐射信号的波导组件，其中最上层波导配置层内的波导组件的一侧多个接口分别与置于其上层的悬浮带状线配置层连接。
本发明一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构，通过第一功率信号配置层和第二功率配置层对天线辐射层进行配置，其中第一功率信号配置层包括至少一层的悬浮带状线配置层，悬浮带状线配置层内的悬浮带状线组件通过悬浮带状线实现功率的分配或合并，形成波束网络，当发射信号时，通过悬浮带状线组件对信号进行分解，并连接至多个辐射元发射信号，增加天线的发射增益，当接收信号时，悬浮带状线组件对多个辐射元所接收信号进行合并，并可根据辐射元的数量增加悬浮带状线配置层的数量，让装配过程更加简单，而采用悬浮带状线实现辐射信号的分配或合并，悬浮带状线具有良好的柔软性，厚度十分小，能大大降低天线辐射板的厚度，实现天线的低轮廓，当通过第一功率信号配置层完成对卫星辐射信号的初步合并后，通过第二功率信号配置层对信号进一步的合并，其中第二功率信号配置层包括至少一层波导配置层，波导配置层内设置有波导组件，辐射信号通过矩形波导实现对信号的分配或合并，波导具有低损耗的特点，采用波导组件对信号进行分配或合并形成波束网络，能有效降低信号的损耗，使天线辐射板的精度大大增加；本发明通过悬浮带状线配置层和波导配置层对辐射信号进行配置或合并，采用平板分层结构，与传统抛物面碟形天线相比不仅轮廓低、体积小、重量轻，而且结合了悬浮带状线及波导两种技术，不仅能有效降低天线的厚度，实现低轮廓，而且能保证天线的精度，提高系统的性能。 采用天线辐射阵列，该结构让系统具有网格形的辐射元，这些辐射元之间的距离很小，因而对星的角度比较大，功率损耗比较小，剖面高度比较低，旁瓣特性也比较好。实现了在运动状态中能自动准确地对星，特别适合于在车载卫星移动通信系统，即“动中通”中使用，使之在行驶中始终能保持对卫星的指向、捕获和跟踪，确保通信的畅通，有效提高了天线终端的发射、接收效果，保持畅通的通信，取得了很好的社会效益和经济效益，对低轮廓卫星系统的推广起到重要作用。
进一步，所述天线辐射板结构包括两个信号传输通道，其中一个通道为 用于传输水平极化信号的水平极化信号传输通道，另一个传输通道为用于传输垂直极化信号的垂直极化信号传输通道，所述水平极化信号传输通道和垂直极化信号传输通道均与天线辐射阵列的辐射元连接。水平极化信号传输通道和垂直极化信号传输通道分别接收或发送水平极化信号和垂直极化信号，这两种信号的处理方法完全相同。该设置能让天线辐射板具有接收和发送水平极化信号和垂直极化信号的能力，能有效提高天线辐射板的适应性和实用性。
进一步，所述天线辐射板还包括微波通道层，所述微波通道层包括用于选择该通道发射或接收卫星辐射信号的双工器和对信号进行处理并对收发电路进行隔离的射频滤波器，所述第二功率信号配置层、双工器和射频滤波器依次相继连接。双工器用于对天线辐射板的接收、发送状态进行选择，射频滤波器用于对信号进行滤波及对收发电路进行隔离， 将双工器和射频滤波器集成在天线辐射板中，不但可以减少信号传输线所带来的损耗，而且能提高天线辐射板的集成度，使其工作效率更高。
进一步，所述第一功率信号配置层包括至少两层悬浮带状线配置层，所述相邻两层的悬浮带状线配置层之间通过激励探针相互连接。所述激励探针为同轴TEM转换装置， 其作用为连接相邻两层悬浮带状线配置层，由于悬浮带状线组件在俯仰面上对信号进行分配或合并，需要在方位面对两层的悬浮带状线组件进行连接，通过激励探针进行连接，能有效提高系统的EIRP和G/T值。与其它类型的功率分配网络相比，这种实现方式的功率损耗最小，能提闻天线福射板的福射效率与精度。
进一步，所述第一功率信号配置层包括两层悬浮带状线配置层，分别为悬浮带状线配置上层和悬浮带状线配置下层；悬浮带状线配置上层和悬浮带状线配置下层内的悬浮带状线组件，所述悬浮带状线组件包括具至少两个带状线分配连接端和一个带状线合并连接端，各个带状线分配连接端通过悬浮带状线汇合连接至带状线合并连接端；所述天线辐射阵列划分为多个区域，悬浮带状线配置上层内的多个上层悬浮带状线组件分别与区域内的辐射元连接，其中上层悬浮带状线组件的各个带状线分配连接端分别与对应区域内的各个辐射元连接，悬浮带状线配置下层内的下层悬浮带状线组件的各个带状线分配连接端分别与至少两个上层悬浮带状线组件的带状线合并连接端连接，而下层悬浮带状线组件的带状线合并连接端则连接至下层的波导配置层。所述悬浮带状线为位于基片上的带状线， 将其置于两个腔体之间便成为悬浮带状线，在将信号送入波导腔体之前，通过悬浮微带组件内的悬浮带状线对辐射信号进行功率分配。由于采用了悬浮带状线技术，因此悬浮带状线配置层厚度的很小，通过设置两层悬浮带状线配置层，能减少天线辐射板的体积，节省天线材料，而且能有效提高第一功率信号配置层的功率配置效率。
进一步，所述悬浮带状线配置上层和悬浮带状线配置下层的合并比例均为4:1。其中悬浮带状线配置上层和悬浮带状线配置下层内的悬浮带状线组件包括四个带状线分配连接端和一个带状线合并连接端，当从上层接收信号时，四个带状线分配连接端通过悬浮带状线对4路信号进行合并，并通过带状线合并连接端向下层信号输出，从而让悬浮带状线配置上层和悬浮带状线配置下层的合并比例均为4:1。
进一步，所述悬浮带状线组件还包括用于调节辐射信号相位使天线在俯仰面上实现预倾斜的延迟线，所述延迟线设置于悬浮带状线的一段上。通过对辐射信号的相位进行调节，即可在俯仰面上实现预倾斜，本发明通过在悬浮带状线组件上设置延迟线，对辐射信号的相位进行调整，实现在平板天线俯仰面上的预倾斜，通过调节延迟线的长度，即可对辐射信号的倾斜角度进行调节。
进一步，所述第二功率信号配置层包括两层波导配置层，分别为波导配置上层和波导配置下层，其中波导配置层 内的波导组件包括至少两个波导分配连接端和一个波导合并连接端，所述至少两个的波导分配连接端通过波导管道汇合连接至波导合并连接端；其中置于波导配置上层的为上层波导组件，置于波导配置下层的为下层波导组件，其中波导配置下层在方位面上设置有一个下层波导组件；所述上层波导组件各个波导分配连接端与第一功率信号配置层内底层的悬浮带状线配置层连接，上层波导组件的波导合并连接端与波导配置下层的下层波导组件的其中一个波导分配连接端连接，而下层波导组件的波导合并连接端则进行输出。通过波导完成对辐射信号的分配或合并，其精度更高，而波导配置上层和波导配置下层分别用于实现在俯仰面和方位面上辐射信号的配置，对信号的处理更加全面。
进一步，所述波导配置上层和波导配置下层的合并比例分别为2:1和16:1。其中波导配置上层内的上层波导组件包括2个波导分配连接端和I个波导分配连接端。波导配置下层内的下层波导组件包括16个波导分配连接端和I个波导分配连接端，因此波导配置上层和波导配置下层的合并比例分别为2:1和16:1。
进一步，所述下层波导组件包括多个分配器，所述分配器用于将两路辐射信号合并成一路信号，或将一路信号分配为多路信号，通过在方位面上设置的分配器对信号进行多次合并或分配，大大地降低了天线辐射板的厚度，使其布置更加合理。其中下层波导组件的每个分配器均具有不同的形状，该设置使得中间的通道能获得大的功率，其作用是把更多的功率分配到所需要的方向，这样更多的功率就会集中到中央部位的辐射元上，从而降低了系统的旁瓣电平。
进一步，所述辐射元包括设置于仿真空气材料上的微带片，还包括分别用于水平极化和垂直极化的两个微带馈电装置，用于水平极化的微带馈电装置与水平极化信号传输通道连接，用于垂直极化的微带馈电装置与垂直极化信号传输通道连接。辐射元通过两个微带馈电装置来馈送信号，一个用于水平极化，另一个用于垂直极化，微带片具有体积小、 重量轻、低轮廓的优点，而且其电性能多样化。不同设计的微带元，其最大辐射方向可以在扫描范围内调整；易于得到各种极化，而且容易集成在天线辐射板上，能和有源器件、电路集成为统一的组件。
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
图1是本发明低轮廓卫星天线辐射板结构的系统框图。
图2是本发明低轮廓卫星天线辐射板结构的模块连接框图。
图3是本发明悬浮带状线配置上层与辐射元的连接示意图。
图4是本发明悬浮带状线配置下层与波导配置上层的连接示意图。
图5是本发明悬浮带状线组件的结构示意图。
图6是本发明波导配置下层的结构示意图。
具体实施方式
参照图1所示，本发明的一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构，为多层复合结构，能同时进行双频段、双极化操作，其中设置于天线辐射板最上层的为天线辐射层 1，天线辐射层I用于接收来自卫星的辐射信号和向卫星发射辐射信号与卫星进行通信，所述天线辐射层I由多个辐射元11组成的天线辐射阵列，所述辐射元11包括设置于仿真空材料上的微带片和分别用于水平极化和垂直极化的两个微带馈电装置，所述两个微带馈电装置与微带片相连，微带片具有体积小、重量轻、低轮廓的优点，而且其电性能多样化。不同设计的微带元，其最大辐射方向可以在扫描范围内调整；易于得到各种极化，而且容易集成在天线辐射板上，能和有源器件、电路集成为统一的组件。
相应地，为了提高天线辐射板的适应性和实用性，让天线辐射板具有双频段、双极化操作的性能，所述天线辐射板还包括用于传输水平极化信号的水平极化信号传输通道5 和用于传输垂直极化信号的垂直极化信号传输通道6，参照图1所示，所述水平极化信号传输通道5和垂直极化信号传输通道6分别与辐射元11上的水平极化微带馈电装置和垂直极化馈电装置连接，使其可分别接收水平极化信号和垂直极化信号，并可发射这两种极化信号，大大地提高了天线辐射板的性能。
参照图1、图2所示，由于水平极化信号传输通道5和垂直极化信号传输通道6的结构相同，在此针对其中一个信号传输通道进行描述，所述信号传输通道包括采用悬浮带状线进行功率分配或合并的第一功率信号配置层2、采用波导进行功率分配或合并的第二功率信号配置层3和微波通道层4。其中第一功率信号配置层包括至少一层悬浮带状线配置层，所述第二功率信号配置层3包括至少一层波导配置层。
本实施例中第一功率信号配置层2和第二功率信号配置层3分别设置有两层悬浮带状线配置层和波导配置层。其中处于天线辐射层I下方的是悬浮带状线配置上层21，用于与天线辐射层I上的辐射元11连接获取功率信号或通过辐射元11发送功率信号，参照图2、图3所示，所述悬浮带状线配置上层21包括多个上层悬浮带状线组件211，其中天线辐射阵列上的辐射元11划分为多个区域，每个区域分别与一个上层悬浮带状线组件211相对应，每个区域包括若干个辐射元11，所述上层悬浮带状线组件211包括与区域内辐射元 11数量相同的上层带状线分配连接端al和一个上层带状线合并连接端a2，上层带状线分配连接端al分别与对应区域内的的各个辐射元11连接，并通过悬浮带状线9将各个连接端口的辐射信号两两合并，最后连接至上层带状线合并连接端a2，其中用于接收和发送垂直极化信号的上层带状线分配连接端al与垂直极化馈电装置连接，用于接收和发送水平极化信号的上层带状线分配连接端al与水平极化馈电装置连接，为下方的复合层提供水平极化信号和垂直极化信号。上述的悬浮带状线9为位于基片上的带状线，将其置于两个腔体之间便成为悬浮带状线，在将信号送入波导腔体之前，通过悬浮微带组件内的悬浮带状线对辐射信号进行功率分配。由于采用了悬浮带状线技术，因此悬浮带状线配置层厚度的很小，通过设置两层悬浮带状线配置层，能减少天线辐射板的体积，节省天线材料，而且能有效提高第一功率信号配置层2的功率配置效率。
位于悬浮带状线配置上层21下方的是悬浮带状线配置下层22，用于对悬浮带状线配置上层21的功率信号进一步的合并，并实现向下层矩形波导的转换，悬浮带状线配置下层22包括多个下层悬浮带状线组件221，参照图5所示，和上层悬浮带状线组件211相同，下层悬浮 带状线组件221包括多个下层带状线分配连接端bl和一个下层带状线合并连接端b2，而且各个下层带状线分配连接端bl通过悬浮带状线9两两合并，最终连接至下层带状线合并连接端b2，其中下层悬浮带状线组件221的下层带状线分配连接端bl与上层悬浮带状线组件211的上层带状线合并连接端a2通过激励探针进行连接，实现对悬浮带状线配置上层21辐射信号的进一步合并，所述激励探针为同轴TEM转换装置，其作用为连接相邻两层悬浮带状线配置层，由于悬浮带状线组件在俯仰面上对信号进行分配或合并，需要在方位面对两层的悬浮带状线组件进行连接，通过激励探针进行连接，能有效提高系统的 EIRP和G/T值，因而与其它类型的功率分配网络相比，这种实现方式的功率损耗最小，能提高天线辐射板的精度。
进一步，所述下层悬浮带状线组件221还包括用于调节辐射信号相位使天线在俯仰面上实现预倾斜的延迟线8，所述延迟线8设置于悬浮带状线9的一段上。通过对辐射信号的相位进行调节，即可在俯仰面上实现预倾斜，本发明通过在下层悬浮带状线组件221 上设置延迟线8，对辐射信号的相位进行调整，实现在平板天线俯仰面上的预倾斜，通过调节延迟线8的长度，即可对辐射信号的倾斜角度进行调节。
参照图2、图4所示，位于悬浮带状线配置下层22下方的是波导配置上层31，辐射信号通过该层的矩形波导实现信号的进一步合并，所述波导配置上层31包括多个上层波导组件311，所述上层波导组件311用于连接下层悬浮带状线组件221并对信号进行进一步的合并，上层波导组件311包括至少两个的上层波导分配连接端Cl和一个上层波导合并连接端c2，上层波导分配连接端Cl与上层的下层悬浮带状线组件221的下层带状线合并连接端b2连接，通过矩形波导对至少两个下层悬浮带状线组件221的功率信号进行合并， 并通过上层波导合并连接端c2向下层输出信号，参照图5所示，所述下层悬浮带状线组件 221的下层带状线合并连接端b2通过转换接头7实现功率信号向矩形波导的转换，所述转接接头为与辐射元11相类似的谐振头。
参照图2、图6所示，位于波导配置上层31下方的是波导配置下层32，所述波导配置下层32对波导配置上层31的辐射信号在方位面上进一步合并，所述波导配置下层32包括设置在方位面上的下层波导组件321，下层波导组件321包括至少两个下层波导分配连接端Pl和一个下层波导合并连接端P2，下层波导组件321的下层波导分配连接端pi分别与多个上层波导组件311的上层波导合并连接端c2连接，下层波导组件321的各个下层波导分配连接端Pl通过矩形波导对辐射信号进行两两合并，最后通过下层波导合并连接端 P2进行合并输出。采用波导对信号进行合并，其精度更高，而波导配置上层31和波导配置下层32分别用于实现在俯仰面和方位面上辐射信号的配置，对信号的处理更加合理。
进一步，参照图6所示，所述下层波导组件321包括多个分配器p3，所述分配器 P3用于将两路辐射信号合并成一路信号，或将一路信号分配为多路信号，通过在方位面上设置的分配器P3对信号进行多次合并，大大地降低了天线辐射板的厚度，使其布置更加合理。其中下层波导组件321的每个分配器p3均具有不同的形状，该设置使得中间的通道能获得大的功率，其作用是把更多的功率分配到所需要的方向，这样更多的功率就会集中到中央部位的辐射元11上，从而降低了系统的旁瓣电平。
位于波导配置下层32下方的是微波通道层4，所述微波通道层4包括用于选择该通道发射或接收卫星辐射信号的双工器41和对信号进行处理并对收发电路进行隔离的射频滤波器42，所述下层波导合并连接端p2、双工器41和射频滤波器42依次相继连接，为了在组装过程中更加方便，微波通道为上下两层组合的结构，以方便组装双工器41和射频滤波器42，这两层结合即形成一个微波通道，由于在该层内没有足够的空间完成功率分配，因此需要第一功率信号配置层2、第二功率信号配置层3完成辐射信号功率的分配和合并。双工器41用于对天线辐射板的接收、发送状态进行选择，射频滤波器42用于对信号进行滤波并对收发电路进行隔离，将双工器41和射频滤波器42集成在天线辐射板中，不但可以减少信号传输线所带来的损耗，而且能提高天线辐射板的集成度，使其工作效率更高。
更具体地，以对辐射信号的合并为例，对卫星辐射信号的接收具体过程进行描述， 天线辐射板包括水平极化信号传输通道5和垂直极化信号传输通道6，由于上述两个通道的结构相同，因此以下针对其中一个通道进行描述。
当天线辐射板需要接收信号时，通过双工器41设置天线辐射板为接收状态，这时卫星辐射信号可依次通过天线辐射层1、悬浮带状线配置上层21、悬浮带状线配置下层22， 波导配置上层31，波导配置下层32及微波通道层4对信号进行合并，其具体过程如下参照图2所示，所述天线辐射阵列由16行、32列共512个辐射元11组成，其中每个辐射元11为长20毫米宽12毫米的长方格，该组合为经过大量实验后得出的，在该尺寸下的天线辐射阵列具有较佳的性能，且信号的合并更加简单，能有效减少为了配置辐射信号形成波束网络所需的复合层数，进一步降低天线辐射板的厚度，进而降低天线的轮廓高度。天线辐射阵列中每4个辐射元11组成一个区域，悬浮带状线配置上层21内的各个上层悬浮带状线组件211分别与各个区域对应，其中上层悬浮带状线组件211包括4个上层带状线分配连接端al和I个上层带状线合并连接端a2，每个上层带状线分配连接端al分别与一个辐射元11连接，于是4个辐射元11所获得的信号通过上层悬浮带状线组件211合并成一路信号，于是天线辐射层I的512路信号合并成128路信号，完成信号的第一次合并其合并比例为4:1。
悬浮带状线配置下层22对信号进行第二次的合并，其中悬浮带状线配置下层22 内的一个下层悬浮带状线组件2214个下层带状线分配连接端bl和I个下层带状线合并连接端b2，与4个上层悬浮带状线组件211相对应，于是4个上层悬浮带状线组件211的4路信号再一次合并，并转换成矩形波导信号向下层传输，即悬浮带状线配置上层21的128路信号合并为32路信号，完成信号的第二次合并，其合并比例为4:1。
波导配置上层31对信号进行第三次的合并，其中上层波导组件311包括2个上层波导分配连接端Cl和I个上层波导合并连接端c2，一个上层波导组件311与两个下层悬浮带状线组件221相对应，将两个下层悬浮带状线组件221的两路信号合并为一路信号，即将悬浮带状线配置下层22的32路信号合并为16路信号，完成信号的第三次合并，其合并比例为2:1。
波导配置下层32对信号进行第四次合并，其中下层波导组件321包括16个下层波导分配连接端Pl和I个下层波导合并连接端P2，所述下层波导组件321与16个上层波导组件311相对应，将波导配置上层31的16路信号合并为I路信号，并输出至微波通道层， 通过依次通过双工器41和射频滤波器42对信号进行处理及输出。
由于信号传输通道为双向传输的通道，其信号的传输过程是可逆的，因此天线辐射板发射信号时，依次通过微波通道层4、波导配置下层32、波导配置上层31、悬浮带状线配置下层22、悬浮带状线配置上层21将辐射信号层层进行分配，形成波束网络，最终在天线辐射层I上的各个辐射元11上对信号进行辐射，实现整个信号发射的过程，由于对各个复合层进行复合处理的过程是与合并的过程相反的，在此不再详细具体描述。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构，包括用于接收或发送卫星辐射信号的天线辐射层(I)，所述天线辐射层(I)包括由多个辐射元(11)组成的天线辐射阵列，其特征在于还包括一个或以上用于将天线辐射阵列所接收的卫星辐射信号分配或合并的信号传输通道，所述信号传输通道与天线辐射阵列连接； 所述信号传输通道包括采用悬浮带状线进行功率分配或合并的第一功率信号配置层(2)和采用波导进行功率分配或合并的第二功率信号配置层(3)，所述天线辐射层(I)、第一功率信号配置层(2)和第二功率信号配置层(3)依次相继连接，所述第一功率信号配置层(2)包括至少一层悬浮带状线配置层，所述第二功率信号配置层(3)包括至少一层波导配置层； 所述悬浮带状线配置层包括多个用于将一路以上辐射信号合并为一路辐射信号或将一路辐射信号分配为多路辐射信号的悬浮带状线组件；其中最上层悬浮带状线配置层中的悬浮带状线组件的一端多个接口分别与多个辐射元(11)连接，另一端的一个接口则与置于其下层的悬浮带状线配置层或波导配置层连接； 所述波导配置层包括多个用于将一路以上辐射信号合并为一路辐射信号或将一路辐射信号分配为多路辐射信号的波导组件，其中最上层波导配置层内的波导组件的一侧多个接口分别与置于其上层的悬浮带状线配置层连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构，其特征在于所述天线辐射板结构包括两个信号传输通道，其中一个通道为用于传输水平极化信号的水平极化信号传输通道(5)，另一个传输通道为用于传输垂直极化信号的垂直极化信号传输通道(6 )，所述水平极化信号传输通道(5 )和垂直极化信号传输通道(6 )均与天线辐射阵列的辐射元(11)连接。
3.根据权利要求1所述的一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构，其特征在于所述天线辐射板还包括微波通道层(4)，所述微波通道层(4)包括用于选择该通道发射或接收卫星辐射信号的双工器(41)和对信号进行处理并对收发电路进行隔离的射频滤波器(42)，所述第二功率信号配置层(3)、双工器(41)和射频滤波器(42)依次相继连接。
4.根据权利要求1所述的一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构，其特征在于所述第一功率信号配置层(2)包括至少两层悬浮带状线配置层，所述相邻两层的悬浮带状线配置层之间通过激励探针相互连接。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构，其特征在于所述第一功率信号配置层(2)包括两层悬浮带状线配置层，分别为悬浮带状线配置上层(21)和悬浮带状线配置下层(22 );悬浮带状线配置上层(21)和悬浮带状线配置下层(22)内的悬浮带状线组件包括具有至少两个带状线分配连接端和一个带状线合并连接端，各个带状线分配连接端通过悬浮带状线汇合连接至带状线合并连接端；所述天线辐射阵列划分为多个区域，悬浮带状线配置上层(21)内的多个上层悬浮带状线组件(211)分别与区域内的辐射元(11)连接，其中上层悬浮带状线组件(211)的各个带状线分配连接端分别与对应区域内的各个辐射元(11)连接，悬浮带状线配置下层(22)内的下层悬浮带状线组件(221)的各个带状线分配连接端分别与至少两个上层悬浮带状线组件(211)的带状线合并连接端连接，而下层悬浮带状线组件(221)的带状线合并连接端则连接至下层的波导配置层。
6.根据权利要求5任一所述的一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构，其特征在于所述悬浮带状线配置上层(21)和悬浮带状线配置下层(22 )的合并比例均为4:1。
7.根据权利要求5所述的一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构，其特征在于所述悬浮带状线组件还包括用于调节辐射信号相位使天线在俯仰面上实现预倾斜的延迟线(8 )，所述延迟线(8 )设置于悬浮带状线的一段上。
8.根据权利要求1-3任一所述的一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构，其特征在于所述第二功率信号配置层(3)包括两层波导配置层，分别为波导配置上层(31)和波导配置下层(32)，其中波导配置层内的波导组件包括至少两个波导分配连接端和一个波导合并连接端，所述至少两个的波导分配连接端通过波导管道汇合连接至波导合并连接端；其中置于波导配置上层(31)的为上层波导组件(311)，置于波导配置下层(32)的为下层波导组件(321)，其中波导配置下层(32)在方位面上设置有一个下层波导组件(321);所述上层波导组件(311)各个波导分配连接端与第一功率信号配置层(2)内底层的悬浮带状线配置层连接，上层波导组件(311)的波导合并连接端与波导配置下层(32)的下层波导组件(321)的其中一个波导分配连接端连接，而下层波导组件(321)的波导合并连接端则进行输出。
9.根据权利要求8所述的一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构，其特征在于所述波导配置上层(31)和波导配置下层(32)的合并比例分别为2:1和16:1。
10.根据权利要求2所述的一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构，其特征在于所述辐射元(11)包括设置于仿真空气材料上的微带片，还包括分别用于水平极化和垂直极化的两个微带馈电装置，用于水平极化的微带馈电装置与水平极化信号传输通道(5)连接，用于垂直极化的微带馈电装置与垂直极化信号传输通道(6 )连接。
全文摘要
本发明公开了一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构，包括天线辐射层和一个或以上信号传输通道，所述信号传输通道包括由至少一层悬浮带状线配置层组成的第一功率信号配置层和由至少一层波导配置层组成的第二功率信号配置层，本发明通过悬浮带状线配置层和波导配置层对辐射信号进行配置或合并，采用平板分层结构，不仅轮廓低、体积小、重量轻，而且结合了悬浮带状线及波导两种技术，能有效降低天线的厚度，实现低轮廓，而且能保证天线的精度，提高系统的性能，特别适合于在车载卫星移动通信系统，即“动中通”中使用，能在行驶的状态下保持对卫星的指向、捕获和跟踪，对于低轮廓卫星移动通信系统的推广起到了很大作用。
文档编号H01Q21/24GK103022662SQ201210455419
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者梁钊, 雷剑平, 何塞·阿隆索, 安娜·鲁茨, 阿伯托·培伦, 克里思媞娜·拉文 申请人:广东隆伏通讯设备有限公司, Tti公司
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