CN107171061A - 一种电调天线及终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电调天线及终端，该电调天线包括天线系统和电调系统；天线系统包括天线组安装板、安装在天线组安装板周边的具有相同仰角的多个天线组；每个天线组包括安装在同一平面的至少一个跟踪天线和至少一个通信天线；多个天线组中的跟踪天线和通信天线具有相同的增益、波瓣形状和极化方式；电调系统，用于在多个天线组中的跟踪天线之间进行切换，检测多个天线组中的跟踪天线接收卫星信号的信号强度，并选择信号强度最大的跟踪天线所在天线组的通信天线到电调天线输入输出口。本发明公开的电调天线及终端，电调天线能够快速实时跟踪卫星，有效提高卫星移动通信系统在各种复杂快速运动场景下的通信性能，成本低且增加用户体验。

Description

一种电调天线及终端

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种电调天线及终端。

背景技术

在静止状态的使用场景中，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，不仅要求天线具有很大的增益，而且要求具有极高的对星精度。而对于运动状态的使用场景中，例如，车载、船载或机载，要求能在行驶中保持通信的畅通，这种系统就要复杂得多。在车载、船载或机载中使用的卫星通信系统通常又称为“动中通”。“动中通”卫星天线是指汽车、火车、轮船、飞机等移动的载体在运动过程中实时地跟踪卫星或升空平台，不间断地传递语音、数据、图像等多媒体信息。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：“动中通”一般由天线罩、卫星天线和自动跟踪系统组成，自动跟踪系统主要由天线机械转动装置、机电伺服控制装置和电子控制部分组成，动中通的卫星天线，使用机械伺服系统跟踪卫星信号；现有的“动中通”存在以下缺陷：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。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种电调天线及终端，旨在解决现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明实施例第一方面提供一种电调天线，所述电调天线包括天线系统和电调系统；

所述天线系统包括天线组安装板、安装在所述天线组安装板周边的具有相同仰角的多个天线组；

每个天线组包括安装在同一平面的至少一个跟踪天线和至少一个通信天线；多个天线组中的跟踪天线和通信天线具有相同的增益、波瓣形状和极化方式；

所述电调系统，用于在多个天线组中的跟踪天线之间进行切换，检测多个天线组中的跟踪天线接收卫星信号的信号强度，并选择信号强度最大的跟踪天线所在天线组的通信天线到电调天线输入输出口。

进一步地，所述天线组安装板的形状为正多边形；

多个天线组在水平面沿半球面、正多边形方式均匀排列。

进一步地，所述电调系统包括跟踪开关、通信开关、滤波器、放大器、功率检测器和控制器；

所述跟踪开关包括多路端口、控制端口及公共端口；所述跟踪开关的多路端口，通过馈电线分别与多个天线组中的跟踪天线连接；所述跟踪开关的公共端口与所述滤波器的输入端连接；所述跟踪开关的控制端口与所述控制器连接；

所述通信开关包括多路端口、控制端口及公共端口；所述通信开关的多路端口，通过馈电线分别与多个天线组中的通信天线连接；所述通信开关的公共端口与所述电调天线输入输出口连接；所述通信开关的控制端口与所述控制器连接；

所述滤波器的输出端、放大器、功率检测器及控制器依次连接。

进一步地，所述跟踪开关和所述通信开关为多选一射频开关。

进一步地，所述通信开关的多路端口，通过相等长度的馈电线分别与多个天线组中的通信天线连接。

进一步地，所述滤波器为带通滤波器；所述放大器为射频信号放大器；所述功率检测器包括射频功率检测器和模数转换器。

进一步地，根据天线增益、波束宽度和天线最大增益衰落冗余确定所述天线组的数量。

进一步地，所述电调天线还包括天线组仰角调节系统；

所述天线组仰角调节系统，用于调节所述天线组的仰角。

进一步地，所述天线组仰角调节系统包括一个仰角调节柱、与多个天线组分别相对应的多个仰角调节杆；

调节仰角调节柱，可带动多个仰角调节杆上下移动调节所述天线组的仰角。

此外，为实现上述目的，本发明实施例第二方面提供一种终端，所述终端包括上述的电调天线。

本发明实施例提供的电调天线及终端，电调天线的每一个天线组都安装有极化和波瓣相同的跟踪天线和通信天线，通过检测跟踪天线接收卫星信号的信号强度，选择信号强度最大的跟踪天线所在天线组的通信天线，保障正常通信；电调天线能够快速实时跟踪卫星，有效提高卫星移动通信系统在各种复杂快速运动场景下的通信性能，成本低且增加用户体验。

附图说明

图1为本发明实施例的电调天线结构示意图；

图2为本发明实施例的电调天线中天线系统结构示意图；

图3为本发明实施例的电调天线中天线系统另一结构示意图；

图4为本发明实施例的电调天线中电调系统结构示意图；

图5为本发明实施例的电调天线中天线组仰角调节系统结构示意图；

图6为本发明实施例的电调天线中天线单元结构示意图；

图7为本发明实施例的电调天线外观结构示意图；

图8为本发明实施例的电调天线另一结构示意图；

图9为本发明实施例电调天线的辐射方向图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

现在将参考附图描述实现本发明各个实施例的。在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。

第一实施例

请参考图1-图7所示，本发明第一实施例提供一种电调天线，所述电调天线包括天线系统10和电调系统20。

所述天线系统10包括天线组安装板11、安装在所述天线组安装板11周边的具有相同仰角的多个天线组12。

在本实施例中，仰角指的是天线组平面的法线与水平面的夹角。

在一种实施方式中，天线组安装板11的形状为正多边形；多个天线组12在水平面沿半球面、正多边形方式均匀排列。

如图3所示，天线组安装板11为正六边形，6个天线组12在水平面沿半球面、正多边形方式均匀排列。排列之后的形状可参考图2、图7所示。可以理解地，排列形式并不限于此种情况。

在本实施例中，天线组的数量可根据天线增益、波束宽度和天线最大增益衰落冗余确定。

具体地，可参考图9所示。根据天线原理，要提高天线增益，需要增加天线单元数量，同时天线的波瓣变窄，相同条件下，意味着电调天线所需的天线组中单元天线数量需要增加，电调天线的成本和体积也将增加。电调天线体积的大小，电调天线组数量的多少，是根据单元天线增益、单元天线波束宽度和通信系统对电调天线增益衰落冗余确定，天线增益越高，波束越窄，通信系统对电调天线增益衰落冗余越小，天线组数量就越多，反之，天线组数量越少。

每个天线组12包括安装在同一平面的至少一个跟踪天线(附图中的a1、a2…a6所示)和至少一个通信天线(附图中的b1、b2…b6所示)；多个天线组12中的跟踪天线和通信天线具有相同的增益、波瓣形状和极化方式。

在本实施例中，极化方式可以为左旋圆极化、右旋圆极化等等。在此不作限制。

在本实施例中，天线组12的通信天线和跟踪天线采用相同天线单元，确保了通信天线和跟踪天线具有相同的波瓣形状和增益。单元天线可采用双圆形辐射振子，如图6所示，图中12为天线组平面，安装有相同的两个天线单元，121为天线单元的振子，123为天线单元的后屏蔽壳，122天线单元的馈线。

所述电调系统20，用于在多个天线组中的跟踪天线之间进行切换，检测多个天线组中的跟踪天线接收卫星信号的信号强度，并选择信号强度最大的跟踪天线所在天线组的通信天线到电调天线输入输出口。

具体地，可参考图4所示，电调系统20包括跟踪开关201、通信开关207、滤波器202、放大器203、功率检测器(204、205)和控制器206；

所述跟踪开关201包括多路端口、控制端口及公共端口；所述跟踪开关201的多路端口(附图中的A1-A6所示)，通过馈电线分别与多个天线组中的跟踪天线(附图中的a1-a6所示)连接；所述跟踪开关201的公共端口与所述滤波器202的输入端连接；所述跟踪开关的控制端口与所述控制器206连接；控制器206可控制跟踪开关201在多个天线组中的跟踪天线之间进行切换。

所述通信开关207包括多路端口、控制端口及公共端口；所述通信开关207的多路端口(附图中的B1-B6所示)，通过馈电线分别与多个天线组中的通信天线(附图中的b1-b6所示)连接；所述通信开关的公共端口与所述电调天线输入输出口208连接；所述通信开关的控制端口与所述控制器连接；控制器206可检测多个天线组中的跟踪天线接收卫星信号的信号强度，并选择信号强度最大的跟踪天线所在天线组的通信天线到电调天线输入输出口。

滤波器202的输出端、放大器203、功率检测器(204、205)及控制器206依次连接。天线组的跟踪天线接收的卫星信号，经过跟踪开关201，跟踪开关201选择其中一路信号，经过滤波器202、放大器203、功率检测器(204、205)后进入控制器206。

在本实施例中，跟踪开关201和通信开关207为多选一射频开关。

在本实施例中，为了确保天线切换时射频相位连续，通信开关207的多路端口，可通过相等长度的馈电线分别与多个天线组中的通信天线连接。

在本实施例中，所述滤波器202为带通滤波器；所述放大器203为射频信号放大器；所述功率检测器包括射频功率检测器204和模数转换器205。

在另一种实施方式中，结合图5所示，所述电调天线还包括天线组仰角调节系统；所述天线组仰角调节系统，用于调节所述天线组的仰角。

天线组仰角调节系统包括一个仰角调节柱13、与多个天线组分别相对应的多个仰角调节杆14；调节仰角调节柱13，可带动多个仰角调节杆14上下移动调节所述天线组的仰角(图中的β所示)。图中的α为天线组12与水平面的夹角，同样可进行调节。

进一步地，仰角调节柱13上可标有天线仰角刻度。

需要说明的是，天线组安装板11上具有与仰角调节柱13相对应的天线仰角调节螺孔；天线组安装板11与天线组平面相接处具有天线组仰角调节转轴(图中天线组安装板11与天线组12相接处的圆圈所示)；仰角调节杆14与天线组平面相接处、以及仰角调节杆14与仰角调节柱13相接处同样具有转轴。

请再参考图8所示，在另一种实施方式中，为了提高天线增益，通信天线(图中的b1-b6)可使用两个单元天线合成；另外为了减小天线体积，跟踪天线仍然采用单单元天线，这样此电调天线可以提高增益近3db。

需要说明的是，根据不同的需求，通信天线及跟踪天线可采用单单元天线、多单元天线及其组合。本发明实施例并不作限制。

本实施例中，电调天线的工作原理大致为：在运动中，卫星信号方向相对于终端设备随时改变，电调天线的每一个天线组都安装有极化和波瓣相同的跟踪天线和通信天线，控制器通过快速检测跟踪天线接收卫星信号的信号强度，寻找移动中卫星信号方向，并控制通信天线开关迅速切换，保障正常通信。

本发明实施例提供的电调天线，电调天线的每一个天线组都安装有极化和波瓣相同的跟踪天线和通信天线，通过检测跟踪天线接收卫星信号的信号强度，选择信号强度最大的跟踪天线所在天线组的通信天线，保障正常通信；电调天线能够快速实时跟踪卫星，有效提高卫星移动通信系统在各种复杂快速运动场景下的通信性能，成本低且增加用户体验。

第二实施例

本发明第二实施例提供一种终端，终端包括第一实施例所述的电调天线。终端可以为卫星手机。

本实施例中，电调天线的工作原理大致为：在运动中，卫星信号方向相对于终端设备随时改变，电调天线的每一个天线组都安装有极化和波瓣方向相同的跟踪天线和通信天线，控制器通过快速检测跟踪天线接收卫星信号的信号强度，寻找移动中卫星信号方向，并控制通信天线开关迅速切换，保障正常通信。

本发明实施例提供的终端，电调天线的每一个天线组都安装有极化和波瓣相同的跟踪天线和通信天线，通过检测跟踪天线接收卫星信号的信号强度，选择信号强度最大的跟踪天线所在天线组的通信天线，保障正常通信；电调天线能够快速实时跟踪卫星，有效提高卫星移动通信系统在各种复杂快速运动场景下的通信性能，成本低且增加用户体验。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电调天线，所述电调天线包括天线系统和电调系统；

所述天线系统包括天线组安装板、安装在所述天线组安装板周边的具有相同仰角的多个天线组；

每个天线组包括安装在同一平面的至少一个跟踪天线和至少一个通信天线；多个天线组中的跟踪天线和通信天线具有相同的增益、波瓣形状和极化方式；

所述电调系统，用于在多个天线组中的跟踪天线之间进行切换，检测多个天线组中的跟踪天线接收卫星信号的信号强度，并选择信号强度最大的跟踪天线所在天线组的通信天线到电调天线输入输出口。

2.根据权利要求1所述的一种电调天线，其特征在于，所述天线组安装板的形状为正多边形；

多个天线组在水平面沿半球面、正多边形方式均匀排列。

3.根据权利要求1所述的一种电调天线，其特征在于，所述电调系统包括跟踪开关、通信开关、滤波器、放大器、功率检测器和控制器；

所述跟踪开关包括多路端口、控制端口及公共端口；所述跟踪开关的多路端口，通过馈电线分别与多个天线组中的跟踪天线连接；所述跟踪开关的公共端口与所述滤波器的输入端连接；所述跟踪开关的控制端口与所述控制器连接；

所述通信开关包括多路端口、控制端口及公共端口；所述通信开关的多路端口，通过馈电线分别与多个天线组中的通信天线连接；所述通信开关的公共端口与所述电调天线输入输出口连接；所述通信开关的控制端口与所述控制器连接；

所述滤波器的输出端、放大器、功率检测器及控制器依次连接。

4.根据权利要求3所述的一种电调天线，其特征在于，所述跟踪开关和所述通信开关为多选一射频开关。

5.根据权利要求3所述的一种电调天线，其特征在于，所述通信开关的多路端口，通过相等长度的馈电线分别与多个天线组中的通信天线连接。

6.根据权利要求3所述的一种电调天线，其特征在于，所述滤波器为带通滤波器；所述放大器为射频信号放大器；所述功率检测器包括射频功率检测器和模数转换器。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种电调天线，其特征在于，根据天线增益、波束宽度和天线最大增益衰落冗余确定所述天线组的数量。

8.根据权利要求1-6任一所述的一种电调天线，其特征在于，所述电调天线还包括天线组仰角调节系统；

所述天线组仰角调节系统，用于调节所述天线组的仰角。

9.根据权利要求8所述的一种电调天线，其特征在于，所述天线组仰角调节系统包括一个仰角调节柱、与多个天线组分别相对应的多个仰角调节杆；

调节仰角调节柱，可带动多个仰角调节杆上下移动调节所述天线组的仰角。

10.一种终端，其特征在于，所述终端包括权利要求1-9任一所述的电调天线。