CN115275568B - 一种双频轻质一体化机载卫星通信天线设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种双频轻质一体化机载卫星通信天线设备,包括A发射天线单元、A接收天线单元、B天线单元、综控组件、频率源模块、电源模块、风机以及主承结构件,以主承结构件为基板,将上述各部件分别安装于主承结构件的正反两面并进行相应的电连接,形成镶嵌、叠加的组装形式;将A发射天线单元、A接收天线单元、B天线单元包含以“品”字形的布局模式布设于主承结构件上。本发明解决单一频段通信问题,实现A频段、B频段收发全双工工作模,实现模块化、轻量化、集成化、体积小,易于飞机安装;将各模块嵌入集成至卫星通信天线设备中,有效减少了线缆连接点的数量,解决了机载卫星通信天线设备体积大、重量重、走线凌乱、不便于维护的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种卫星通信天线技术,具体为一种双频轻质一体化机载卫星通信天线设备。
背景技术
随着卫星通信的技术发展和应用领域的拓展,机载天线技术研究和产品开发是当前卫星通信技术领域的研究热点之一。在卫星通信系统中,多采用性能较为优越的反射面天线,但这类天线体积大、重量重,影响了飞机的机动性和载荷能力。高性能、重量轻、体积小、功耗小、低剖面以及易于安装于飞机的相控阵天线成为了需求。
目前机载卫通系统大多针对单一频段进行设计,实际使用时可选择的卫星资源相对较少,给应用带来了一定的限制;另外天线现有的结构布局方式是各个器件进行堆叠式布局,这样的布局方式尽管实现了天线的使用功能要求,但所占空间体积和重量大,走线比较凌乱,结构外形也不美观。
由于相控阵天线往往体积庞大,成本高昂,将其应用在卫通系统上常常会遇到一些瓶颈,会给通信系统组网带来一定的影响。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足,本发明要解决的技术问题是提供一体积小、重量轻的双频轻质一体化机载卫星通信天线,同时还解决了走线凌乱的问题。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
本发明提供一种双频轻质一体化机载卫星通信天线设备,包括A发射天线单元、A接收天线单元、B天线单元、综控组件、频率源模块、电源模块、风机以及主承结构件,以主承结构件为基板,将上述各部件分别安装于主承结构件的正反两面并进行相应的电连接,形成镶嵌、叠加的组装形式。
将A发射天线单元、A接收天线单元、B天线单元包含以“品”字形的布局模式布设于主承结构件上。
A发射天线单元包括A发射天线组件、A发射多功能组件、A发射上变频组件以及A发射分配板;A接收天线单元包括A接收天线组件、A接收波速合成器、A接收分配板以及A接收下变频组件;B天线单元包括B天线组件和B射频组件;主承结构件正面安装的部件包括综控组件、电源模块、频率源模块、A发射多功能组件、A发射上变频组件、A发射分配板、 A接收波速合成器、A接收分配板、A接收下变频组件、B射频组件以及风机;主承结构件背面安装的部件包括A发射天线组件、A接收天线组件以及B天线组件。
安装于主承结构件正面目视可见的模块为:综控组件、电源模块、频率源模块、A接收波速合成器、A接收分配板、A接收下变频组件和风机,A发射上变频组件、A发射分配板以及B射频组件在主承结构件正面下层叠加安装。
A发射天线组件安装至主承结构件的背面,通过多个KK连接器穿过主承结构件的透孔与A发射多功能组件对插连接;A发射多功能组件的控制信号通过多个对插连接器与A发射分配板层叠连接;A发射多功能组件通过多个对插连接器分别与电源模块连接;A发射上变频组件通过紧固件固定在主承结构件正面。
A接收天线组件安装至主承结构件的背面,通过不同的连接器穿过主承结构件的透孔与主承结构件正面的A接收波束合成器以及A接收分配板对插连接;A接收下变频组件通过紧固件固定在主承结构件正面。
B天线组件安装于主承结构件的背面,通过多个KK连接器穿过主承结构件的透孔与主承结构件正面的B射频组件对插连接。
电源模块采用紧固件固定于主承结构件正面;综控组件通过紧固件安装于主承结构件正面,并位于B射频组件上方。
所述主承结构件设有A发射天线单元安装区、A接收天线单元安装区和B天线单元安装区,上述三个区域形成品字形分布;对应三个区域的主承结构件上设有多个透孔。
本发明具有以下有益效果及优点:
1. 本发明提供的双频轻质一体化机载卫星通信天线,解决单一频段通信问题,实现A频段、B频段收发全双工工作模,实现模块化、轻量化、集成化、体积小,易于飞机安装;同时结构采用模块化设计,将各模块嵌入集成至卫星通信天线设备中,有效减少了线缆连接点的数量,解决了机载天线体积大、重量重、走线凌乱、不便于维护的问题;
2. 本发明提供的双频轻质一体化机载卫星通信天线,采用镶嵌套入叠加式设计理念,对整个卫星通信天线设备进行了系统规划布局,以模块化、集成化设计为基础,减少了零部件的数量,使整个卫星通信天线设备结构紧凑,系统高度集成,凸显体积小、重量轻和超薄的优势;
3. 本发明采用基于微系统技术的天线阵列技术,以子阵模块为基础单元,不仅封装了多个相控阵天线通道,还集成了相控阵其它部分功能,每个子阵都可成为一个高度集成的小型相控阵天线微系统,大幅度减少了接口类型与数量,进而实现了卫星通信天线的模块化、集成化、通用化;
4. 本发明选择“品”字形的布局模式,使三个天线排列既不相互干扰,又可获得最大的辐射张角,还能达到布局面积最小,避免造成整个卫星通信天线外形尺寸过大影响载机开口尺寸。该卫星通信天线具备重量轻、刨面低、易改装等特点,相对于传统卫星通信天线产品,大大减轻了重量。
附图说明
图1为本发明双频轻质一体化机载卫星通信天线设备电气原理框图;
图2为本发明机载卫星通信天线设备正面部件安装结构示意图;
图3为本发明机载卫星通信天线设备输入信号及外部电源接入图示;
图4为本发明机载卫星通信天线设备背面部件安装结构示意图;
图5为本发明中A发射分配板、A发射多功能组件以及A发射天线组件连接结构示意图;
图6A为本发明中A发射分配板主视图;
图6B为图6A的仰视图;
图7A为本发明中A发射天线组件正面视图;
图7B为本发明中A发射天线组件背面视图;
图8A为本发明中A发射多功能组件正面视图;
图8B为本发明中A发射多功能组件背面视图;
图9A为本发明中电源模块正面视图;
图9B为本发明中电源模块背面视图;
图10A为本发明中A接收天线组件、A接收波速合成器以及A接收分配板连接结构主视图;
图10B为本发明中A接收天线组件、A接收波速合成器以及A接收分配板连接结构立体图;
图10C为本发明中A接收天线组件结构示意图;
图10D为本发明中A接收天线组件背面视图;
图10E为本发明中A接收分配板结构示意图;
图10F为本发明中A接收波速合成器结构示意图;
图11A为本发明中B天线单元连接结构示意图;
图11B为B天线单元连接结构立体图;
图11C为图11A的仰视图;
图12A为本发明中主承结构件正面结构示意图;
图12B为本发明中主承结构件背面结构示意图;
图13为本发明中A接收下变频组件安装结构示意图;
图14为本发明中A接收上变频组件安装结构示意图;
图15为本发明中电源模块安装结构示意图;
图16为本发明中综控组件安装结构示意图。
其中,1为主承结构件,2为控制信号输入接口,3为电源输入接口,4为射频信号输入输出接口,5为电源模块,501为电源模块连接器插座,6为风机,701为A发射天线组件,702为A发射多功能组件,702A为A发射分配板接口,702B为电源模块接口,703为A发射上变频组件,704为A发射分配板,801为A接收天线组件,801A为与A接收分配板对插接口,801B为与A接收波束合成器对插接口,802为A接收波速合成器,803为A接收分配板,804为A接收下变频组件,901为B天线组件,902为B射频组件,10为综控组件,11为频率源模块,12为KK连接器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
本发明提供一种双频轻质一体化机载卫星通信天线设备,包括A发射天线单元、A接收天线单元、B天线单元、综控组件10、频率源模块11、电源模块5、风机6以及主承结构件1,以主承结构件1为基板,将上述各部件分别安装于主承结构件1的正反两面并进行相应的电连接(电气连接原理图如图1所示),形成镶嵌、叠加的组装形式。
本实施例中,A发射天线单元和A接收天线单元用于发射和接收A频率信号,B天线单元用于发射和接收B频率信号。
主承结构件1上,控制信号输入接口2、电源输入接口3以及射频信号输入输出接口4设于如图3所示的位置。
本发明将A发射天线单元、A接收天线单元、B天线单元以“品”字形的布局模式布设于主承结构件1上。
图1显示了双频轻质一体化机载卫星通信天线设备中A发射天线单元、A接收天线单元以及B天线单元的部件组成及电气连接结构,其中,A发射天线单元包括A发射天线组件701、A发射多功能组件702、A发射上变频组件703以及A发射分配板704;A接收天线单元包括A接收天线组件801、A接收波速合成器802、A接收分配板803以及A接收下变频组件804;B天线单元包括B天线组件901和B射频组件902;如图2所示,主承结构件1正面安装的部件包括综控组件10、电源模块5、频率源模块11、A发射多功能组件702、A发射上变频组件703、A发射分配板704、 A接收波速合成器802、A接收分配板803、A接收下变频组件804、B射频组件902以及风机6;如图4所示,主承结构件1背面安装的部件包括A发射天线组件701、A接收天线组件801以及B天线组件901。
安装于主承结构件正面目视可见的模块为:综控组件10、电源模块5、频率源模块11、A接收波速合成器802、A接收分配板803、A接收下变频组件804和风机6;A发射多功能组件702、A发射上变频组件703、A发射分配板704以及B射频组件902在主承结构件1正面下层安装,图2所示仅为露出的局部边角部分。
如图5所示,A发射天线组件701(如图7A~7B所示)通过240个KK连接器穿过主承结构件1的透孔与A发射多功能组件702(如图8A~8B所示)对插连接;A发射多功能组件702的控制信号通过4个对插连接器(即与A发射分配板对插接口702A)与A发射分配板704(如图6A~6B所示)层叠连接;A发射多功能组件702的电源信号通过2个对插连接器(即与电源模块对插接口702B)与电源模块5(如图9A~9B所示)层叠连接。如图14所示,A发射上变频组件703以主承结构件1正面的凸台做为支撑,通过紧固件(螺栓等)固定安装于主承结构件1正面;
如图10A~10F所示,A接收天线组件801为16个,安装至主承结构件1的背面,通过不同的连接器穿过主承结构件1的透孔与主承结构件正面1的A接收波束合成器802以及A接收分配板803对插连接;A接收下变频组件804以主承结构件1正面的凸台做为支撑,通过紧固件固定安装于主承结构件1正面;
本实施例中,16个A接收天线组件801接收的射频信号通过KK连接器12送至主承结构件1正面的A接收波束合成器802,A接收天线组件801的控制信号及供电通过A接收分配板803提供;主承结构件1正面的A接收波束合成器802和A接收分配板803分别通过透孔与设于主承结构件1背面的A接收天线组件801上与A接收波束合成器对插接口801B和与A接收分配板对插接口801A直插连接,形成层叠安装结构。
如图12A~12B、13所示,A接收下变频组件804以主承结构件1正面的凸台做为支撑,通过紧固件固定安装于主承结构件1正面;
如图11A~11C所示,为B射频组件902和B天线组件901的安装结构,B射频组件902安装于主承结构件1正面下层,四个B天线组件901安装于主承结构件1背面,四个B天线组件901通过KK连接器12穿过主承结构件1的透孔,对插在B射频组件902对应的接口上。
A发射天线单元、A接收天线单元、B天线单元通过各自的对插连接结构安装于主承结构件1上,即保证了机械连接的紧密,又保证了电信号传输的有效性。
如图15所示,由于电源模块5发热量大,需给其他模块供电,为避免走线过多,因此采用走线与接插件对插的方式固定于主承结构件1上;如图16所示,综控组件10通过紧固件安装于主承结构件正面,并位于B射频组件902上方。
本发明主承结构件1上嵌装三个天线、电源模块及综合控制模块等。为达到三个天线排列既不相互干扰,又可获得最大辐射张角,还能达到布局面积最小的目的,采用“品”字形布局模式。为使得机载卫星通信天线所占空间小型化、高度集成化,各模块采用镶嵌、叠加的安装形式,如图1所示。
本发明为满足体积小、重量轻和集成化高的要求,采用镶套叠加式设计理念,对整个卫星通信天线设备结构进行了规划布局,以强度分析、热设计为基础,赋予主承结构件承重、散热和安装框架多项功能,形成了镶嵌、套装和叠层的组装,减少了零部件的数量,使整个卫星通信天线设备结构紧凑。本发明实现A频段、B频段收发全双工工作模式, 实现模块化、轻量化、集成化、体积小易于飞机安装,同时解决走线凌乱,不便于维护的问题;该卫星通信天线设备具有重量轻、刨面低、易改装等特点,相对于传统卫星通信天线产品,大大减轻了重量。
本发明基于微系统技术的天线阵列技术,以子阵模块为基础单元,不仅封装了多个相控阵天线通道,还集成了相控阵其它部分功能,每个子阵都可成为一个高度集成的小型相控阵天线微系统,大幅度减少了接口类型与数量,进而实现了卫星通信天线设备的模块化、集成化、通用化。
Claims (5)
1.一种双频轻质一体化机载卫星通信天线设备,其特征在于:包括A发射天线单元、A接收天线单元、B天线单元、综控组件、频率源模块、电源模块、风机以及主承结构件,以主承结构件为基板,将上述各部件分别安装于主承结构件的正反两面并进行相应的电连接,形成镶嵌、叠加的组装形式;
将A发射天线单元、A接收天线单元、B天线单元包含以“品”字形的布局模式布设于主承结构件上;
A发射天线单元包括A发射天线组件、A发射多功能组件、A发射上变频组件以及A发射分配板;A接收天线单元包括A接收天线组件、A接收波速合成器、A接收分配板以及A接收下变频组件;B天线单元包括B天线组件和B射频组件;主承结构件正面安装的部件包括综控组件、电源模块、频率源模块、A发射多功能组件、A发射上变频组件、A发射分配板、 A接收波速合成器、A接收分配板、A接收下变频组件、B射频组件以及风机;主承结构件背面安装的部件包括A发射天线组件、A接收天线组件以及B天线组件;
A发射天线组件安装至主承结构件的背面,通过多个KK连接器穿过主承结构件的透孔与A发射多功能组件对插连接;A发射多功能组件的控制信号通过多个对插连接器与A发射分配板层叠连接;A发射多功能组件通过多个对插连接器分别与电源模块连接;A发射上变频组件通过紧固件固定在主承结构件正面;
A接收天线组件安装至主承结构件的背面,通过不同的连接器穿过主承结构件的透孔与主承结构件正面的A接收波束合成器以及A接收分配板对插连接;A接收下变频组件通过紧固件固定在主承结构件正面。
2.根据权利要求1所述的双频轻质一体化机载卫星通信天线设备,其特征在于:安装于主承结构件正面目视可见的模块为:综控组件、电源模块、频率源模块、A接收波速合成器、A接收分配板、A接收下变频组件和风机,A发射上变频组件、A发射分配板以及B射频组件在主承结构件正面下层叠加安装。
3.根据权利要求1所述的双频轻质一体化机载卫星通信天线设备,其特征在于:B天线组件安装于主承结构件的背面,通过多个KK连接器穿过主承结构件的透孔与主承结构件正面的B射频组件对插连接。
4.根据权利要求1所述的双频轻质一体化机载卫星通信天线设备,其特征在于:电源模块采用紧固件固定于主承结构件正面;综控组件通过紧固件安装于主承结构件正面,并位于B射频组件上方。
5.根据权利要求1所述的双频轻质一体化机载卫星通信天线设备,其特征在于:所述主承结构件设有A发射天线单元安装区、A接收天线单元安装区和B天线单元安装区,上述三个区域形成品字形分布;对应三个区域的主承结构件上设有多个透孔。
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