一種非陣列口徑天線波束傾斜電子天線及實(shí)現(xiàn)方法
【專利摘要】一種非陣列口徑天線波束傾斜電子控制天線及實(shí)現(xiàn)方法,包括口徑天線和控制天線,是通過用于產(chǎn)生傾斜波束的激勵(lì)振子天線和裝配結(jié)構(gòu),來改變饋源喇叭口徑面內(nèi)的電場分布,來實(shí)現(xiàn)口徑面天線主波束傾斜,并通過周期性激勵(lì)貼片天線,形成波束在空間中的掃描;所述的口徑天線為前饋反射面天線。所述的控制天線包括干擾天線、固定環(huán)、固定座、緊壓板四個(gè)部分;所述的控制天線的極化方式包括但不限于線極化、雙線極化、圓極化和雙圓極化。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足,該方法不需要對(duì)天線單元進(jìn)行陣列,具有結(jié)構(gòu)簡單,容易實(shí)現(xiàn),方便控制的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
一種非陣列口徑天線波束傾斜電子天線及實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及波束控制技術(shù)領(lǐng)域,具體屬于一種非陣列口徑天線波束傾斜電子天線及實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的實(shí)現(xiàn)波束掃描的方法主要有:
[0003]I)機(jī)械掃描利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)天線繞與衛(wèi)星的連線周期性運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)天線主波束的空間掃描。這種方式受到機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制,掃描速度較低,精度較差。
[0004]2)單脈沖掃描利用和差天線波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)獲取天線姿態(tài)信息,驅(qū)動(dòng)天線。這種方式精度非常尚,但是成本昂貴,需要尚精度的跟蹤接收機(jī)。
[0005]3)相控陣掃描利用數(shù)量龐大的收發(fā)組件組成陣列,通過控制特定單元的相位幅度,實(shí)現(xiàn)掃描波束。這種方式可以形成多個(gè)掃描波束,但是成本極其昂貴。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的是提供了一種非陣列口徑天線波束傾斜電子控制的實(shí)現(xiàn)方法,克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足,通過設(shè)計(jì)用于產(chǎn)生傾斜波束的激勵(lì)振子天線和裝配結(jié)構(gòu),來改變饋源喇叭口徑面內(nèi)的電場分布,實(shí)現(xiàn)口徑面天線主波束傾斜,并通過周期性激勵(lì)貼片天線,形成波束在空間中的掃描,可以不受機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制,因此可以實(shí)現(xiàn)很高的掃描速度,同時(shí)該方法不需要對(duì)天線單元進(jìn)行陣列,具有結(jié)構(gòu)簡單,容易實(shí)現(xiàn),方便控制的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]為解決上述問題,本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下:
[0008]—種非陣列口徑天線波束傾斜電子天線,包括用于產(chǎn)生輻射波束的口徑天線和用于產(chǎn)生干擾波束的控制天線,所述的口徑天線為前饋反射面天線,所述的前饋反射面天線包括饋源喇叭和饋源波導(dǎo),所述的饋源喇叭上方設(shè)有饋源口,所述的饋源喇叭外表面設(shè)有固定環(huán),所述的固定環(huán)上設(shè)有若干個(gè)固定座,所述的固定座上方均設(shè)有干擾天線;所述的控制天線包括干擾天線、固定環(huán)、固定座、緊壓板四個(gè)部分。
[0009]進(jìn)一步,所述干擾天線通過固定座上的固定孔和螺絲固定到固定座上,并用緊壓板壓緊,固定座通過底部的固定空,使用螺絲固定到固定環(huán)上。固定環(huán)通過側(cè)面的螺孔,使用螺絲固定到饋源喇叭上。
[0010]進(jìn)一步,所述的若干個(gè)固定座為4個(gè),所述的4個(gè)固定座呈對(duì)稱分布,形成兩個(gè)垂直相交的對(duì)稱軸,分別為長軸和短軸,所述的長軸是對(duì)稱距離較大的對(duì)稱軸,所述的短軸是對(duì)稱距離較小的對(duì)稱軸,所述的長軸指向要與來波極化方向一致,所述的長軸長度不小于波長的1.5倍,所述的短軸長度不大于波長的0.5倍。
[0011]進(jìn)一步,所述的干擾天線包括但不限于貼片天線形式。
[0012]進(jìn)一步,所述的貼片天線包括振子天線輻射器、三極管、匹配饋線、電阻、接地板、匹配A、匹配B、匹配C和饋線連接孔。
[0013]進(jìn)一步,所述的固定環(huán)內(nèi)側(cè)直徑與饋源喇叭外側(cè)保持一致;固定環(huán)的外側(cè)直徑與內(nèi)側(cè)直徑差值不超過波長的1/4。
[0014]—種非陣列口徑天線波束傾斜電子天線的實(shí)現(xiàn)方法,將安裝在四個(gè)固定座上的四個(gè)干擾天線為編號(hào)A、B、C、D,四個(gè)干擾天線隨著固定座位置分別安裝在饋源喇叭口徑面處對(duì)稱位置,干擾天線A通過引腳A連接電壓激勵(lì)信號(hào);干擾天線B通過引腳B連接電壓激勵(lì)信號(hào);干擾天線C通過引腳C連接電壓勵(lì)信號(hào);干擾天線D通過引腳D連接電壓激勵(lì)信號(hào);通過干擾天線和裝配結(jié)構(gòu),來改變饋源喇叭口徑面內(nèi)的電場分布,來實(shí)現(xiàn)口徑面天線主波束傾斜,并通過周期性激勵(lì)干擾天線,形成波束在空間中的掃描,
[0015]進(jìn)一步,所述的周期性激勵(lì)干擾天線包括tO、11、t2、t3、t4五個(gè)狀態(tài);
[0016]進(jìn)一步,在tO時(shí)刻,引腳A、引腳B、引腳C、引腳D的電壓激勵(lì)信號(hào)為O伏,干擾天線A、干擾天線B、干擾天線C、干擾天線D均沒有被激勵(lì),饋源喇叭口徑面內(nèi)的表面電流和電磁場分布沒有受到影響,其主波束方向保持正常;
[0017]進(jìn)一步,在tl時(shí)刻,引腳A的電壓激勵(lì)信號(hào)為N伏,引腳B、引腳C、引腳D的電壓激勵(lì)信號(hào)為O伏。干擾天線A被電壓信號(hào)激勵(lì),處于工作狀態(tài),干擾天線B、干擾天線C、干擾天線D均沒有被激勵(lì),干擾天線A產(chǎn)生的電磁輻射場對(duì)饋源喇叭口徑面內(nèi)的,靠近干擾天線A較近區(qū)域內(nèi)的表面電流和電磁場分布產(chǎn)生影響,減弱這部分區(qū)域表面電流和電磁場的強(qiáng)度。同時(shí),饋源喇叭口徑面內(nèi)靠近干擾天線B、干擾天線C、干擾天線D的區(qū)域內(nèi)的表面電流和場分布則沒有變化,此時(shí),饋源喇叭口徑面內(nèi)的整體電流和場分布與tO時(shí)刻相比,在靠近干擾天線A處減弱。饋源喇叭主波束發(fā)生偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)方向與干擾天線A在饋源喇叭口徑面偏置方向相反;
[0018]進(jìn)一步,在t2時(shí)刻,引腳B的電壓激勵(lì)信號(hào)為N伏,其他引腳的電壓激勵(lì)信號(hào)為O伏,饋源喇叭主波束發(fā)生偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)方向與干擾天線B在饋源喇叭口徑面偏置方向相反;
[0019]進(jìn)一步,在t3時(shí)刻,引腳C的電壓激勵(lì)信號(hào)為N伏,其他引腳的電壓激勵(lì)信號(hào)為O伏,饋源喇叭主波束發(fā)生偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)方向與干擾天線C在饋源喇叭口徑面偏置方向相反;
[0020]進(jìn)一步,在t4時(shí)刻,引腳D的電壓激勵(lì)信號(hào)為5伏,其他引腳的電壓激勵(lì)信號(hào)為O伏,饋源喇叭主波束發(fā)生偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)方向與干擾天線D在饋源喇叭口徑面偏置方向相反;
[0021 ] 進(jìn)一步,重復(fù)tO、11、t2、t3、t4的狀態(tài),形成對(duì)干擾天線A、干擾天線B、干擾天線C、干擾天線D的周期性電壓信號(hào)激勵(lì),饋源喇叭的主波束的指向,也隨之周期性的變化,形成近似空間掃描;
[0022]進(jìn)一步,所述的N為大于零的數(shù)字。
[0023]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較,本發(fā)明的實(shí)施效果如下:
[0024]I)掃描速度快。根據(jù)載體平臺(tái)的具體運(yùn)動(dòng)特性、路況或者海況,可以設(shè)定貼片天線激勵(lì)的頻率;在主控芯片能力范圍內(nèi),可以實(shí)現(xiàn)極高的掃描速度;以1Mhz主頻情況下,可以實(shí)現(xiàn)100-200赫茲的掃描速度,實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定跟蹤。
[0025]2)跟蹤精度高。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)傾斜波束掃描,可以實(shí)現(xiàn)0.1度的跟蹤精度;通過設(shè)計(jì)特定尺寸的貼片天線,實(shí)現(xiàn)對(duì)主波束傾斜角度的控制。根據(jù)具體產(chǎn)品要求和傾斜角度需求,具體設(shè)計(jì)貼片天線。
[0026]3)成本低廉。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)波束掃描,不需要電機(jī)和活動(dòng)結(jié)構(gòu)件,也不需額外的香味和幅度控制模塊,也不需要昂貴的高精度跟蹤接收機(jī)。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2為干擾天線結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述,但本發(fā)明不僅限于這些實(shí)例,在為脫離本發(fā)明宗旨的前提下,所為任何改進(jìn)均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0030]如圖所示,本發(fā)明所述的一種非陣列口徑天線波束傾斜電子天線,包括用于產(chǎn)生輻射波束的口徑天線和用于產(chǎn)生干擾波束的控制天線,所述的口徑天線為前饋反射面天線,所述的前饋反射面天線包括饋源喇叭I和饋源波導(dǎo)2,所述的饋源喇叭I上方設(shè)有饋源口U,所述的饋源喇叭I外表面設(shè)有固定環(huán)3,所述的固定環(huán)3上設(shè)有若干個(gè)固定座4,所述的固定座上方均設(shè)有干擾天線5;所述的控制天線包括干擾天線5、固定環(huán)3、固定座4、緊壓板四個(gè)部分。
[0031]所述干擾天線5通過固定座4上的固定孔和螺絲固定到固定座上,并用緊壓板壓緊,固定座通過底部的固定空,使用螺絲固定到固定環(huán)上。固定環(huán)通過側(cè)面的螺孔,使用螺絲固定到饋源喇機(jī)上。
[0032]所述的若干個(gè)固定座為4個(gè),所述的4個(gè)固定座呈對(duì)稱分布,形成兩個(gè)垂直相交的對(duì)稱軸,分別為長軸和短軸,所述的長軸是對(duì)稱距離較大的對(duì)稱軸,所述的短軸是對(duì)稱距離較小的對(duì)稱軸,所述的長軸指向要與來波極化方向一致,所述的長軸長度不小于波長的1.5倍,所述的短軸長度不大于波長的0.5倍。
[0033]所述的干擾天線5包括但不限于貼片天線形式。
[0034]所述的貼片天線包括振子天線輻射器51、二極管52、匹配饋線53、電阻54、接地板55、匹配A56、匹配B57、匹配C58和饋線連接孔59。
[0035]所述的固定環(huán)3內(nèi)側(cè)直徑與饋源喇叭I外側(cè)保持一致;固定環(huán)3的外側(cè)直徑與內(nèi)側(cè)直徑差值不超過波長的1/4。
[0036]將安裝在四個(gè)固定座上的四個(gè)干擾天線為編號(hào)A、B、C、D,四個(gè)干擾天線隨著固定座位置分別安裝在饋源喇叭口徑面處對(duì)稱位置,干擾天線A通過引腳A連接電壓激勵(lì)信號(hào);干擾天線B通過引腳B連接電壓激勵(lì)信號(hào);干擾天線C通過引腳C連接電壓激勵(lì)信號(hào);干擾天線D通過引腳D連接電壓激勵(lì)信號(hào);通過干擾天線和裝配結(jié)構(gòu),來改變饋源喇叭口徑面內(nèi)的電場分布,來實(shí)現(xiàn)口徑面天線主波束傾斜,并通過周期性激勵(lì)干擾天線,形成波束在空間中的掃描,
[0037]所述的周期性激勵(lì)干擾天線包括tO、11、t2、t3、t4五個(gè)狀態(tài);
[0038]在tO時(shí)刻,引腳A、引腳B、引腳C、引腳D的電壓激勵(lì)信號(hào)為O伏,干擾天線A、干擾天線B、干擾天線C、干擾天線D均沒有被激勵(lì),饋源喇叭口徑面內(nèi)的表面電流和電磁場分布沒有受到影響,其主波束方向保持正常;
[0039]在tl時(shí)刻,引腳A的電壓激勵(lì)信號(hào)為N伏,引腳B、引腳C、引腳D的電壓激勵(lì)信號(hào)為O伏。干擾天線A被電壓信號(hào)激勵(lì),處于工作狀態(tài),干擾天線B、干擾天線C、干擾天線D均沒有被激勵(lì),干擾天線A產(chǎn)生的電磁輻射場對(duì)饋源喇叭口徑面內(nèi)的,靠近干擾天線A較近區(qū)域內(nèi)的表面電流和電磁場分布產(chǎn)生影響,減弱這部分區(qū)域表面電流和電磁場的強(qiáng)度。同時(shí),饋源喇叭口徑面內(nèi)靠近干擾天線B、干擾天線C、干擾天線D的區(qū)域內(nèi)的表面電流和場分布則沒有變化,此時(shí),饋源喇叭口徑面內(nèi)的整體電流和場分布與tO時(shí)刻相比,在靠近干擾天線A處減弱。饋源喇叭主波束發(fā)生偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)方向與干擾天線A在饋源喇叭口徑面偏置方向相反;
[0040]在t2時(shí)刻,引腳B的電壓激勵(lì)信號(hào)為N伏,其他引腳的電壓激勵(lì)信號(hào)為O伏,饋源喇叭主波束發(fā)生偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)方向與干擾天線B在饋源喇叭口徑面偏置方向相反;
[0041]在t3時(shí)刻,引腳C的電壓激勵(lì)信號(hào)為N伏,其他引腳的電壓激勵(lì)信號(hào)為O伏,饋源喇叭主波束發(fā)生偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)方向與干擾天線C在饋源喇叭口徑面偏置方向相反;
[0042]在t4時(shí)刻,引腳D的電壓激勵(lì)信號(hào)為5伏,其他引腳的電壓激勵(lì)信號(hào)為O伏,饋源喇叭主波束發(fā)生偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)方向與干擾天線D在饋源喇叭口徑面偏置方向相反;
[0043]重復(fù)t0、tl、t2、t3、t4的狀態(tài),形成對(duì)干擾天線A、干擾天線B、干擾天線C、干擾天線D的周期性電壓信號(hào)激勵(lì),饋源喇叭的主波束的指向,也隨之周期性的變化,形成近似空間掃描;
[0044]所述的N為大于零的數(shù)字。
[0045]饋源喇叭連接饋電波導(dǎo),再連接正交模變換器,再連接低噪聲功率放大器,再連接信號(hào)強(qiáng)度捕捉模塊獲取。
[0046]其中,本發(fā)明使用的波束控制天線包括但不限于貼片天線形式,實(shí)現(xiàn)波束傾斜;波束控制天線的極化方式包括但不限于線極化、雙線極化、圓極化、雙圓極化等各種極化特征;本發(fā)明使用貼片天線數(shù)量為偶數(shù),但不限于偶數(shù);本發(fā)明使用貼片天線放置在雙反射面饋源口面附近,但不限于雙反射面天線饋源;本發(fā)明控制貼片天線周期性激勵(lì),但不限于每個(gè)周期內(nèi)被激勵(lì)貼片天線的數(shù)量。
[0047]本發(fā)明由于采用了芯片控制激勵(lì)貼片天線,實(shí)現(xiàn)主波束傾斜,可以不受機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制,因此可以實(shí)現(xiàn)很高的掃描速度。本發(fā)明根據(jù)具體天線口徑設(shè)計(jì)相應(yīng)的貼片天線,可以控制主波束傾斜較小的角度,因此可以實(shí)現(xiàn)很高精度的偏轉(zhuǎn)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了雙線極化、雙圓極化口徑天線的波束傾斜控制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種非陣列口徑天線波束傾斜電子天線,包括用于產(chǎn)生輻射波束的口徑天線和用于產(chǎn)生干擾波束的控制天線,其特征在于:所述的口徑天線為前饋反射面天線,所述的前饋反射面天線包括饋源喇叭和饋源波導(dǎo),所述的饋源喇叭上方設(shè)有饋源口,所述的饋源喇叭外表面設(shè)有固定環(huán),所述的固定環(huán)上設(shè)有若干個(gè)固定座,所述的固定座上方均設(shè)有干擾天線;所述的控制天線包括干擾天線、固定環(huán)、固定座、緊壓板四個(gè)部分。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非陣列口徑天線波束傾斜電子天線,其特征在于:所述干擾天線通過固定座上的固定孔和螺絲固定到固定座上,并用緊壓板壓緊,固定座通過底部的固定空,使用螺絲固定到固定環(huán)上。固定環(huán)通過側(cè)面的螺孔,使用螺絲固定到饋源喇叭上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非陣列口徑天線波束傾斜電子天線,其特征在于:所述的若干個(gè)固定座為4個(gè),所述的4個(gè)固定座呈對(duì)稱分布,形成兩個(gè)垂直相交的對(duì)稱軸,分別為長軸和短軸,所述的長軸是對(duì)稱距離較大的對(duì)稱軸,所述的短軸是對(duì)稱距離較小的對(duì)稱軸,所述的長軸指向要與來波極化方向一致,所述的長軸長度不小于波長的1.5倍,所述的短軸長度不大于波長的0.5倍。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非陣列口徑天線波束傾斜電子天線,其特征在于:所述的干擾天線包括但不限于貼片天線形式。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種非陣列口徑天線波束傾斜電子天線,其特征在于:所述的貼片天線包括振子天線輻射器、三極管、匹配饋線、電阻、接地板、匹配A、匹配B、匹配C和饋線連接孔。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非陣列口徑天線波束傾斜電子天線,其特征在于:所述的固定環(huán)內(nèi)側(cè)直徑與饋源喇叭外側(cè)保持一致;固定環(huán)的外側(cè)直徑與內(nèi)側(cè)直徑差值不超過波長的 1/4。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非陣列口徑天線波束傾斜電子天線的實(shí)現(xiàn)方法,其特征在于:將安裝在四個(gè)固定座上的四個(gè)干擾天線為編號(hào)A、B、C、D,四個(gè)干擾天線隨著固定座位置分別安裝在饋源喇叭口徑面處對(duì)稱位置,干擾天線A通過引腳A連接電壓激勵(lì)信號(hào);干擾天線B通過引腳B連接電壓激勵(lì)信號(hào);干擾天線C通過引腳C連接電壓勵(lì)信號(hào);干擾天線D通過引腳D連接電壓激勵(lì)信號(hào);通過干擾天線和裝配結(jié)構(gòu),來改變饋源喇叭口徑面內(nèi)的電場分布,來實(shí)現(xiàn)口徑面天線主波束傾斜,并通過周期性激勵(lì)干擾天線,形成波束在空間中的掃描。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種非陣列口徑天線波束傾斜電子天線的實(shí)現(xiàn)方法,其特征在于:所述的周期性激勵(lì)干擾天線包括tO、11、t2、t3、t4五個(gè)狀態(tài); 在tO時(shí)刻,引腳A、引腳B、引腳C、引腳D的電壓激勵(lì)信號(hào)為O伏,干擾天線A、干擾天線B、干擾天線C、干擾天線D均沒有被激勵(lì),饋源喇叭口徑面內(nèi)的表面電流和電磁場分布沒有受到影響,其主波束方向保持正常; 在tl時(shí)刻,引腳A的電壓激勵(lì)信號(hào)為N伏,引腳B、引腳C、引腳D的電壓激勵(lì)信號(hào)為O伏。干擾天線A被電壓信號(hào)激勵(lì),處于工作狀態(tài),干擾天線B、干擾天線C、干擾天線D均沒有被激勵(lì),干擾天線A產(chǎn)生的電磁輻射場對(duì)饋源喇叭口徑面內(nèi)的,靠近干擾天線A較近區(qū)域內(nèi)的表面電流和電磁場分布產(chǎn)生影響,減弱這部分區(qū)域表面電流和電磁場的強(qiáng)度。同時(shí),饋源喇叭口徑面內(nèi)靠近干擾天線B、干擾天線C、干擾天線D的區(qū)域內(nèi)的表面電流和場分布則沒有變化,此時(shí),饋源喇叭口徑面內(nèi)的整體電流和場分布與to時(shí)刻相比,在靠近干擾天線A處減弱。饋源喇叭主波束發(fā)生偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)方向與干擾天線A在饋源喇叭口徑面偏置方向相反; 在t2時(shí)刻,引腳B的電壓激勵(lì)信號(hào)為N伏,其他引腳的電壓激勵(lì)信號(hào)為O伏,饋源喇叭主波束發(fā)生偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)方向與干擾天線B在饋源喇叭口徑面偏置方向相反; 在t3時(shí)刻,引腳C的電壓激勵(lì)信號(hào)為N伏,其他引腳的電壓激勵(lì)信號(hào)為O伏,饋源喇叭主波束發(fā)生偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)方向與干擾天線C在饋源喇叭口徑面偏置方向相反; 在t4時(shí)刻,引腳D的電壓激勵(lì)信號(hào)為5伏,其他引腳的電壓激勵(lì)信號(hào)為O伏,饋源喇叭主波束發(fā)生偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)方向與干擾天線D在饋源喇叭口徑面偏置方向相反; 重復(fù)切41、〖243、〖4的狀態(tài),形成對(duì)干擾天線4、干擾天線8、干擾天線(:、干擾天線0的周期性電壓信號(hào)激勵(lì),饋源喇叭的主波束的指向,也隨之周期性的變化,形成近似空間掃描; 所述的N為大于零的數(shù)字。
【文檔編號(hào)】H01Q1/22GK105870581SQ201610308378
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月11日
【發(fā)明人】徐之敬, 唐文成, 薛麗麗
【申請(qǐng)人】海中信(北京)衛(wèi)星通信股份公司