【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種低軌衛星共口徑相控陣天線，屬于低軌衛星通信領域。
技術介紹
1、涉及ka頻段低軌衛星通信領域，特別是在小型共口徑用戶終端上應用的相控陣天線技術?，F有技術通常包括使用機械轉動的天線來跟蹤衛星，這在移動平臺如無人機上存在局限性，因為它們無法快速且準確地進行衛星跟蹤，同時機械結構增加了系統的復雜性和重量。中國專利授權公布號：cn117193383b的專利公開了《一種基于相控陣天線的低軌衛星跟蹤方法》，能夠在不增加成本的情況下，融合天線指向數據和姿態數據，實現低軌衛星高動態性能的實時跟蹤，并未做到小型平臺集成化；為了克服這些限制，本專利技術提出的技術采用先進的相控陣天線設計，該設計具備自動跟蹤衛星的能力，無需機械轉動，通過電子方式控制波束指向，以適應快速移動的低軌衛星。這種設計實現了小型化、輕量化，并且能夠與無人機等小型平臺集成，同時提供了高效的雙向射頻通信能力。
技術實現思路
1、為了解決上述現有技術中存在的問題，本專利技術提出了一種低軌衛星共口徑相控陣天線。
2、本專利技術的技術方案如下：
3、本專利技術提供了一種低軌衛星共口徑相控陣天線，包括：接收發射共面天線陣、下變頻模塊、上變頻模塊、天線陣硬件模塊、電源模塊；
4、所述接收發射共面天線陣包括接收天線陣和發射天線陣；接收天線陣形成波束對準低軌衛星接收低軌衛星的下行信號，發射天線陣形成波束對準低軌衛星把信號發送到低軌衛星上；所述上變頻模塊將l中頻的天線信號上變頻到ka頻段的射頻信號
5、作為優選，所述接收發射共面天線陣包括接收天線陣和發射天線陣，由天線陣元規律排列組成；
6、所述發射天線陣由n1個單元呈矩形分布的發射天線單元構成，定義等效全向輻射功率是衡量天線增益和發射功率綜合效果的指標，具體公式如下：
7、eirp＝pt+gt
8、其中，eirp為等效全向輻射功率，單位為dbw；pt為發射天線陣的輸出功率，單位為dbm；gt為發射天線的增益，單位為dbi；
9、所述發射天線陣的輸出功率，具體公式如下：
10、pt＝pt0+10/logn1
11、所述發射天線的增益，具體公式如下：
12、gt＝gt0+10*log?n1
13、其中，pt0為單通道輸出功率；gt?為計入饋線損耗發射天線單元凈增益；
14、所述接收天線陣由n2個由mr行nr列呈均勻矩形分布的接收天線單元構成，定義增益噪聲溫度比是衡量接收天線性能的指標，具體公式如下：
15、g/t＝gr-10*log10tn
16、其中，g/t為增益噪聲溫度比，單位為db/k；gr為接收天線的增益，單位為db；tn為等效輸入噪聲溫度，單位為k；
17、所述接收天線的增益，具體公式如下：
18、gr＝gr0+10*log10(mr*nr)
19、其中，gr0為接收天線計入饋線損耗的凈增益；
20、所述等效輸入噪聲溫度，具體公式如下：
21、tn＝10(-l/10)*[ta+(10(-l/10)-1)*tf]+tr
22、其中，l為饋線損耗；ta為接收天線的溫度；tf為熱力學溫度室溫；tr為噪聲溫度。
23、作為優選，所述天線陣硬件模塊包括計算和邏輯單元、gps北斗模塊、內置imu模塊、工作狀態監控模塊和波控單元，其中：
24、所述計算和邏輯單元由cpu和微控制單元構成，其中cpu用于對傳感器數據進行處理、以及星歷解析、波束指向計算、跟蹤計算、數據io處理、收發鏈路控制、系統管理；flash存放配置參數，收發通道校準參數，ram存放臨時計算參數和加載flash參數；
25、所述gps北斗模塊為系統提供地理坐標；所述內置imu模塊通過cpu計算后獲得姿態和航向數據，為粗對星提供參數；所述工作狀態監控模塊采集溫度、電流、電壓、中頻輸入型號參數數據；所述波控單元通過spi口與收發芯片連接，為收發芯片提供移相控制數據以及幅度控制數據。
26、作為優選，所述電源模塊由emi濾波器、dcdc轉換器模塊、低壓差線性穩壓器、π型電源濾波器構成，其中電源模塊的供電方案具體如下：
27、電源輸入直流電壓，經過emi濾波器到dcdc轉換器模塊，dcdc轉換器模塊輸出電壓給硬件系統和天線射頻單元以及發射天線陣；電源電壓經過π型濾波給rx陣提供電壓，分別采用一組dcdc分散供電給每一塊接收天線陣和發射天線陣；使用低壓差線性穩壓器給上變頻模塊和下變頻模塊單獨供電。
28、作為優選，還包括相控陣天線系統，所述相控陣天線系統由系統監控模塊、收發鏈路管理模塊、波控模塊、衛星跟蹤模塊、通信模塊構成，其中：
29、所述系統監控模塊用于檢測整機和各模塊的電壓、電流、溫度的參數，當電壓、電流、溫度超出安全范圍的情況下及時關閉對應模塊的電源進行保護；
30、所述收發鏈路管理模塊在各種狀態下，根據標定參數去自動調整收發鏈路的各個增益模塊的參數，根據業務終端的請求切換不同的收發本振參數；
31、所述衛星跟蹤模塊根據傳感器數據、星歷、業務終端命令計算出波束指向值；
32、所述波控模塊由mcu里面的dsp單元計算出8x8小陣的波控浮點參數傳輸到fpga，fpga按照相控陣等差數列計算出全陣參數，根據校準表參數進行波控參數修正得把波控參數量化后發送到t/r芯片；初對星時，由傳感器數據、星歷、業務終端命令計算出波束指向值，根據業務終端反饋回來的信號強度值來判斷對星情況，信號小于入網同步需要時做大范圍的圓錐掃描，直到跟衛星同步上；
33、所述通信模塊使業務終端和基帶進行通信，接收業務終端和基帶的控制命令、控制參數反饋天線陣的工作參數。
34、作為優選，所述衛星跟蹤模塊還包括自動跟蹤系統；所述自動跟蹤系統根據基帶的rsrp值為參考進行自動跟蹤，具體流程如下：當與衛星同步成功時，判斷信號強度值是否為最大；若信號強度不是最大時，則做小范圍圓錐掃描，計算波束指向值，根據業務終端反饋回來的信號強度值繼續判斷信號強度值是否為最大；反之，一直判斷信號強度值是否為最大。
35、作為優選，所述上變頻模塊由第一混頻器、第二本振、驅動放大器、第二多級放大器和第一濾波器構成；
36、上變頻的方法步驟包括：電路上行通道輸入中頻接口接收到中頻與參考信號后本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種低軌衛星共口徑相控陣天線，其特征在于，包括：接收發射共面天線陣、下變頻模塊、上變頻模塊、天線陣硬件模塊、電源模塊；
2.根據權利要求1所述的一種低軌衛星共口徑相控陣天線，其特征在于：
3.根據權利要求1所述的一種低軌衛星共口徑相控陣天線，其特征在于，所述天線陣硬件模塊包括計算和邏輯單元、GPS北斗模塊、內置IMU模塊、工作狀態監控模塊和波控單元，其中：
4.根據權利要求1所述的一種低軌衛星共口徑相控陣天線，其特征在于，所述電源模塊由EMI濾波器、DCDC轉換器模塊、低壓差線性穩壓器、π型電源濾波器構成，其中電源模塊的供電方案具體如下：
5.根據權利要求1所述的一種低軌衛星共口徑相控陣天線，其特征在于，還包括相控陣天線系統，所述相控陣天線系統由系統監控模塊、收發鏈路管理模塊、波控模塊、衛星跟蹤模塊、通信模塊構成，其中：
6.根據權利要求5所述的一種低軌衛星共口徑相控陣天線，其特征在于：
7.根據權利要求1所述的一種低軌衛星共口徑相控陣天線，其特征在于：
8.根據權利要求1所述的一種低軌衛星共
...【技術特征摘要】
1.一種低軌衛星共口徑相控陣天線，其特征在于，包括：接收發射共面天線陣、下變頻模塊、上變頻模塊、天線陣硬件模塊、電源模塊；
2.根據權利要求1所述的一種低軌衛星共口徑相控陣天線，其特征在于：
3.根據權利要求1所述的一種低軌衛星共口徑相控陣天線，其特征在于，所述天線陣硬件模塊包括計算和邏輯單元、gps北斗模塊、內置imu模塊、工作狀態監控模塊和波控單元，其中：
4.根據權利要求1所述的一種低軌衛星共口徑相控陣天線，其特征在于，所述電源模塊由emi濾波器、dcdc轉換器模塊...
【專利技術屬性】
技術研發人員：龍強，朱廈，邢海瀛，宋偉，李靜，李信，吳舜，倪少峰，趙建偉，楊博，張春光，那瓊瀾，
申請(專利權)人：國網思極位置服務有限公司，
類型：發明
國別省市：
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