CN117080745B - 一体化相控阵天线系统及相控阵天线终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种一体化相控阵天线系统及相控阵天线终端，包括基板、电源模块、主控模块、天线阵面模块、变频模块和数据采集模块；电源模块，与供电端、主控模块、天线阵面模块、变频模块和数据采集模块相连；天线阵面模块，与主控模块相连，用于接收第一射频信号，发送第二射频信号；变频模块，与主控模块相连，用于调整第一射频信号和第二射频信号的频率；数据采集模块，与主控模块相连，用于输出环境数据至主控模块；主控模块，用于根据环境数据，调整天线阵面模块的天线波束角度；电源模块、主控模块、天线阵面模块、变频模块和数据采集模块设置在基板上。本技术方案共用一个电源模块，且保证高质量地接收和发射信号，同时减少硬件成本。
Description
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种一体化相控阵天线系统及相控阵天线终端。
背景技术
现有的天线终端一般包括天线罩、平板相控阵面、波束控制系统、变频器和基带处理系统。平板相控阵面集成在热控系统内，波束控制系统、变频器和基带处理系统设置在热控系统外。如此，导致平板相控阵面、波束控制系统、变频器和基带处理系统等模块均需要独立的控制芯片进行控制，以及需要独立的供电模块进行供电，而每个模块独立的控制芯片和供电模块会大大增加硬件成本且使得安装结构更加复杂。因此，如何保证天线终端性能的同时降低天线终端的硬件成本成为目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供一种一体化相控阵天线系统及相控阵天线终端，以解决现有的天线终端无法同时保证高性能和低硬件成本的问题。
一种一体化相控阵天线系统，包括基板、电源模块、主控模块、天线阵面模块、变频模块和数据采集模块；
所述电源模块，与供电端、所述主控模块、所述天线阵面模块、所述变频模块和所述数据采集模块相连；
所述天线阵面模块，与所述主控模块相连，用于接收第一射频信号，或发送第二射频信号；
所述变频模块，与所述主控模块相连，用于调整所述第一射频信号的频率，或者调整所述第二射频信号的频率；
所述数据采集模块，与所述主控模块相连，用于采集环境数据，并输出所述环境数据至所述主控模块；
所述主控模块，用于根据所述环境数据，调整所述天线阵面模块对应的天线波束角度；
其中，所述电源模块、所述主控模块、所述天线阵面模块、所述变频模块和所述数据采集模块分别设置在所述基板上。
进一步地，所述电源模块的控制端，与所述主控模块相连，用于接收所述主控模块输出的第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号；
所述电源模块的输入端与所述供电端相连，用于接收供电信号；
所述电源模块的第一输出端与所述主控模块相连，用于根据所述第一控制信号和所述供电信号，输出第一电压信号至所述主控模块；
所述电源模块的第二输出端与所述天线阵面模块相连，用于根据所述第二控制信号和所述供电信号，输出第二电压信号至所述天线阵面模块；
所述电源模块的第三输出端与所述变频模块和所述数据采集模块相连，用于根据所述第三控制信号和所述供电信号，输出第三电压信号至所述变频模块和所述数据采集模块。
进一步地，所述电源模块包括第一电压转换电路、第二电压转换电路和第三电压转换电路；
所述第一电压转换电路，与所述电源模块的控制端、所述电源模块的输入端和所述电源模块的第一输出端相连；
所述第二电压转换电路，与所述电源模块的控制端、所述电源模块的输入端和所述电源模块的第二输出端相连；
所述第三电压转换电路，与所述电源模块的控制端、所述电源模块的输入端和所述电源模块的第三输出端相连。
进一步地，所述电源模块还包括保护电路；
所述保护电路的输入端与所述供电端相连，所述保护电路的输出端与所述第一电压转换电路、所述第二电压转换电路和所述第三电压转换电路相连，用于在所述电源模块供电异常时，对所述第一电压转换电路、所述第二电压转换电路和所述第三电压转换电路进行保护。
进一步地，所述一体化相控阵天线系统还包括设置在所述基板上的电压电流传感器；
所述电压电流传感器，与所述电源模块和所述主控模块相连，用于采集目标电信号至所述主控模块；
所述主控模块，用于根据所述目标电信号，输出所述第一控制信号、所述第二控制信号和所述第三控制信号。
进一步地，所述数据采集模块包括姿态传感器、GPS定位器和温度传感器；
所述姿态传感器，与所述主控模块相连，用于采集姿态数据；
所述GPS定位器，与所述主控模块相连，用于采集定位数据；
所述温度传感器，与所述主控模块相连，用于采集温度数据；
所述主控模块，用于根据所述姿态数据、所述定位数据和所述温度数据，调整所述天线阵面模块对应的天线波束角度。
进一步地，所述一体化相控阵天线系统还包括路由器模块，所述路由器模块设置在所述基板上，与外部设备和所述主控模块相连，用于所述外部设备与所述主控模块之间的通讯。
进一步地，所述天线阵面模块包括第一天线阵元和第一信号处理电路；
所述第一天线阵元，与所述第一信号处理电路相连，用于接收所述第一射频信号，或发送所述第二射频信号；
所述第一信号处理电路，与所述主控模块相连，用于对所述第一射频信号进行处理，并将处理后的所述第一射频信号输入至主控模块，或对主控模块输出的第二射频信号进行处理，并将处理后的第二射频信号输入至第一天线阵元。
进一步地，所述天线阵面模块包括第一天线阵元和第一信号处理电路；
所述第一天线阵元，与所述第一信号处理电路相连，用于接收所述第一射频信号；
所述第一信号处理电路，与所述主控模块相连，用于对所述第一射频信号进行处理，并将处理后的所述第一射频信号输入至主控模块；
所述天线阵面模块还包括第二天线阵元和第二信号处理电路；
所述第二天线阵元，与所述第二信号处理电路相连，用于发送所述第二射频信号；
所述第二信号处理电路，与所述主控模块相连，用于对主控模块输出的第二射频信号进行处理，并将处理后的第二射频信号输入至第二天线阵元。
一种相控阵天线终端，包括固定底座、天线罩和上述的一体化相控阵天线系统；
所述固定底座，用于放置所述一体化相控阵天线系统；
所述天线罩设置在所述固定底座上，与所述固定底座形成容置腔体；
所述一体化相控阵天线系统，设置在所述容置腔体内。
上述一体化相控阵天线系统及相控阵天线终端，一体化相控阵天线系统包括基板、电源模块、主控模块、天线阵面模块、变频模块和数据采集模块。通过将电源模块，与供电端、主控模块、天线阵面模块、变频模块和数据采集模块相连，以使主控模块、天线阵面模块、变频模块和数据采集模块共用一个电源模块，减少硬件成本；通过将天线阵面模块，与主控模块相连，用于接收第一射频信号，或发送第二射频信号，将变频模块，与主控模块相连，用于调整第一射频信号的频率，或者调整第二射频信号的频率，从而能够接收更高频段的第一射频信号，并发送更高频段的第二射频信号；将数据采集模块，与主控模块相连，用于采集环境数据，并输出环境数据至主控模块；将主控模块，用于根据环境数据，调整天线阵面模块对应的天线波束角度，以保证在接收第一射频信号和发射第二射频信号时，能够实时调整天线阵面模块对应的天线波束角度，使天线波束与卫星形成最佳对星角度，达到高质量接收和发射信号目的；并保证电源模块、主控模块、天线阵面模块、变频模块和数据采集模块分别设置在基板上，从而不需要增加独立的控制模块分别控制天线阵面模块、变频模块和数据采集模块，便能够保证高质量地接收和发射信号，同时提高一体化相控阵天线系统的集成度，降低一体化相控阵天线系统的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例中一体化相控阵天线系统的一电路示意图；
图2是本发明一实施例中一体化相控阵天线系统的另一电路示意图；
图3是本发明一实施例中电源模块的一电路示意图；
图4是本发明一实施例中相控阵天线终端的一电路示意图。
图中：10、固定底座；20、天线罩；30、一体化相控阵天线系统；31、基板；32、电源模块；321、第一电压转换电路；322、第二电压转换电路；323、第三电压转换电路；324、保护电路；33、主控模块；34、天线阵面模块；35、变频模块；36、数据采集模块；361、姿态传感器；362、GPS定位器；363、温度传感器；37、电压电流传感器；38、路由器模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大自始至终相同附图标记表示相同的元件。
应当明白，当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
空间关系术语例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在…下面”和“在…下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构及步骤，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
本实施例提供一种一体化相控阵天线系统30，如图4所示，应用在相控阵天线终端中。示例性地，该相控阵天线终端包括固定底座10、天线罩20和上述的一体化相控阵天线系统30；固定底座10，用于放置一体化相控阵天线系统30；天线罩20设置在固定底座10上，与固定底座10形成容置腔体；一体化相控阵天线系统30，设置在容置腔体内。该一体化相控阵天线系统30上设有外部接口，该外部接口用于接收一体化相控阵天线系统30接收的第一射频信号，或者向一体化相控阵天线系统30调制后的第二射频信号。该外部接口用于连接外部设备，该外部设备用于对第一射频信号解调，或者调制第二射频信号。可选地，该第一射频信号与第二射频信号的频率可以相同，也可以不相同。可以理解地，该外部设备包括调制解调器。
本实施例提供一种一体化相控阵天线系统30，如图1所示，包括基板31、电源模块32、主控模块33、天线阵面模块34、变频模块35和数据采集模块36；电源模块32，与供电端、主控模块33、天线阵面模块34、变频模块35和数据采集模块36相连；天线阵面模块34，与主控模块33相连，用于接收第一射频信号，或发送第二射频信号；变频模块35，与主控模块33相连，用于调整第一射频信号的频率，或者调整第二射频信号的频率；数据采集模块36，与主控模块33相连，用于采集环境数据，并输出环境数据至主控模块33；主控模块33，用于根据环境数据，调整天线阵面模块34对应的天线波束角度；其中，电源模块32、主控模块33、天线阵面模块34、变频模块35和数据采集模块36分别设置在基板31上。
在一具体实施例中，基板31用于放置电源模块32、主控模块33、天线阵面模块34、变频模块35和数据采集模块36。具体地，该基板31为PCB（Printed Circuit Board，印刷线路板，简称PCB）。可选地，该基板31可以是单层板，也可以是多层板，可以根据实际需求选择。具体地，该基板31上设有用于连接电源模块32、主控模块33、天线阵面模块34、变频模块35和数据采集模块36的连接电路和对应的连接接口。示例性地，根据功能设计连接电路对应的原理图，将该连接电路对应的原理图印制在基板31上即可。可以理解地，可以采用现有的PCB加工技术在基板31上加工连接电路和连接接口。进一步地，该基板31上还可以设有其它实现平板相控天线功能的电路，在此不做限制。
在一具体实施例中，电源模块32，与供电端、主控模块33、天线阵面模块34、变频模块35和数据采集模块36相连。在本实施例中，电源模块32从供电端获取供电信号，基于该供电信号向主控模块33、天线阵面模块34、变频模块35和数据采集模块36供电。可以理解地，该供电信号为供电电压或供电电流。该供电信号可以是交流信号，也可以是直流信号。
在一具体实施例中，天线阵面模块34，与主控模块33相连，用于接收第一射频信号，或发送第二射频信号；变频模块35，与主控模块33相连，用于调整第一射频信号的频率，或者调整第二射频信号的频率。在本实施例中，天线阵面模块34接收到第一射频信号后，输入至主控模块33，主控模块33将第一射频信号输入至变频模块35，并控制变频模块35对第一射频信号进行下变频处理，并将下变频处理后的第一射频信号输入至主控模块33，主控模块33通过外部接口与外部设备进行通讯，将下变频处理后的第一射频信号通过外部接口反馈至外部设备，以使用户通过外部设备读取第一射频信号对应的信息。或者，用户通过外部设备配置射频参数，外部设备基于该射频参数，调制生成第二射频信号，通过外部接口将调制生成的第二射频信号输入至主控模块33，主控模块33将该第二射频信号输入至变频模块35进行上变频处理，变频模块35将上变频处理后的第二射频信号输入至主控模块33，主控模块33将上变频处理后的第二射频信号输入至天线阵面模块34，通过天线阵面模块34发送第二射频信号。从而使一体化相控阵天线系统30能够接收更高频段的第一射频信号，并发送更高频段的第二射频信号。
在一具体实施例中，外部接口还包括调试接口、触发接口和调试网口。
在一具体实施例中，变频模块35包括上变频模块35和下变频模块35，上变频模块35用于对第二射频信号进行上变频处理。下变频模块35用于对第一射频信号进行下变频处理。
在一具体实施例中，数据采集模块36，与主控模块33相连，用于采集环境数据，并输出环境数据至主控模块33；主控模块33，用于根据环境数据，调整天线阵面模块34对应的天线波束角度。示例性地，环境数据包括姿态数据、定位数据和温度数据，主控模块33基于姿态数据、定位数据和温度数据进行运算，实时调整天线阵面模块34对应的天线波束角度，使天线波束与卫星形成最佳对星角度，达到高质量接收和发射信号目的。
在一具体实施例中，主控模块33包括FPGA（Field-Programmable Gate Array，可编程逻辑器件，简称FPGA）、DDR（Double Data Rate，高速动态随机存储器，简称DDR）、eMMC（Embedded MultiMedia Card，嵌入式）和QSPI FLASH（Quad Serial PeripheralInterface Flash，闪存存储器，简称QSPI FLASH）。
示例性地，FPGA分别与外部接口、天线阵面模块34、变频模块35、数据采集模块36、DDR、eMMC和QSPI FLASH相连，用于实现信号处理、数据处理和控制算法。作为一示例，FPGA可以DDR中读取数据进行处理，并将结果写回DDR，同时也能够从eMMC和QSPI FLASH中读取启动加载程序和配置信息。eMMC用于长期存储操作系统、应用程序和配置文件等系统数据。QSPI FLASH用于存储启动加载程序和FPGA配置文件等关键信息，以确保系统能够在上电时正确启动。
在一具体实施例中，电源模块32、主控模块33、天线阵面模块34、变频模块35和数据采集模块36分别设置在基板31上。在本实施例中，通过将电源模块32、主控模块33、天线阵面模块34、变频模块35和数据采集模块36分别设置在基板31上，同时使主控模块33、天线阵面模块34、变频模块35和数据采集模块36公用一个电源模块32，通过主控模块33实时调整天线阵面模块34对应的天线波束角度，使天线波束与卫星形成最佳对星角度，达到高质量接收和发射信号，从而不需要增加独立的控制模块分别控制天线阵面模块34、变频模块35和数据采集模块36，便能够保证高质量地接收和发射信号，同时提高一体化相控阵天线系统30的集成度，降低一体化相控阵天线系统30的成本。
在一具体实施例中，电源模块32、主控模块33、天线阵面模块34、变频模块35和数据采集模块36可以设置在基板31的正面，也可以是设置在基板31的背面，保证天线阵面模块34设置在基板31的正面即可。其中，基板31正面是一体化相控阵天线系统30放置在容置腔体时，与天线罩20相对的一面。以保证一体化相控阵天线系统30在接收第一射频信号和发射第二射频信号时减少信号的损耗。
在本实施例中，一体化相控阵天线系统30包括基板31、电源模块32、主控模块33、天线阵面模块34、变频模块35和数据采集模块36。通过将电源模块32，与供电端、主控模块33、天线阵面模块34、变频模块35和数据采集模块36相连，以使主控模块33、天线阵面模块34、变频模块35和数据采集模块36共用一个电源模块32，减少硬件成本；通过将天线阵面模块34，与主控模块33相连，用于接收第一射频信号，或发送第二射频信号，将变频模块35，与主控模块33相连，用于调整第一射频信号的频率，或者调整第二射频信号的频率，从而能够接收更高频段的第一射频信号，并发送更高频段的第二射频信号；将数据采集模块36，与主控模块33相连，用于采集环境数据，并输出环境数据至主控模块33；将主控模块33，用于根据环境数据，调整天线阵面模块34对应的天线波束角度，以保证在接收第一射频信号和发射第二射频信号时，能够实时调整天线阵面模块34对应的天线波束角度，使天线波束与卫星形成最佳对星角度，达到高质量接收和发射信号目的；并保证电源模块32、主控模块33、天线阵面模块34、变频模块35和数据采集模块36分别设置在基板31上，从而不需要增加独立的控制模块分别控制天线阵面模块34、变频模块35和数据采集模块36，便能够保证高质量地接收和发射信号，同时提高一体化相控阵天线系统30的集成度，降低一体化相控阵天线系统30的成本。
在一实施例中，电源模块32的控制端，与主控模块33相连，用于接收主控模块33输出的第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号；电源模块32的输入端与供电端相连，用于接收供电信号；电源模块32的第一输出端与主控模块33相连，用于根据第一控制信号和供电信号，输出第一电压信号至主控模块33；电源模块32的第二输出端与天线阵面模块34相连，用于根据第二控制信号和供电信号，输出第二电压信号至天线阵面模块34；电源模块32的第三输出端与变频模块35和数据采集模块36相连，用于根据第三控制信号和供电信号，输出第三电压信号至变频模块35和数据采集模块36。
其中，第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号的大小互不相同。
在本实施例中，主控模块33输出第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号。由于主控模块33、天线阵面模块34、变频模块35和数据采集模块36所需的工作电压不同，因此本实施例通过主控模块33输出第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号至电源模块32，通过电源模块32输出不同大小的第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号，从而实现主控模块33、天线阵面模块34、变频模块35和数据采集模块36共用一个电源模块32，减少电源模块32成本。
在一实施例中，如图3所示，电源模块32包括第一电压转换电路321、第二电压转换电路322和第三电压转换电路323；第一电压转换电路321，与电源模块32的控制端、电源模块32的输入端和电源模块32的第一输出端相连；第二电压转换电路322，与电源模块32的控制端、电源模块32的输入端和电源模块32的第二输出端相连；第三电压转换电路323，与电源模块32的控制端、电源模块32的输入端和电源模块32的第三输出端相连。
在一具体实施例中，第一电压转换电路321用于根据第一控制信号和供电信号，输出第一电压信号。第二电压转换电路322用于根据第二控制信号和供电信号，输出第二电压信号。第三电压转换电路323用于根据第三控制信号和供电信号，输出第三电压信号。
在一具体实施例中，第一电压转换电路321包括DCDC（降压升压转换器）转换器、LDO（低压差线性稳压器）和电荷泵。DCDC转换器的输入端与电源模块32的输入端相连，DCDC转换器的输出端与电源模块32的第一输出端相连，DCDC转换器的控制端电源模块32的控制端相连，LDO和电荷泵分别与DCDC转换器并联连接。LDO还与电源模块32的控制端相连。电源模块32的控制端接收的第一控制信号，控制DCDC转换器和LDO来调整第一电压信号的大小。需要说明的是，第二电压转换电路322和第三电压转换电路323，与第一电压转换电路321的电路结构类似，在此不再赘述。
在本实施例中，电源模块32包括第一电压转换电路321、第二电压转换电路322和第三电压转换电路323；第一电压转换电路321，与电源模块32的控制端、电源模块32的输入端和电源模块32的第一输出端相连；第二电压转换电路322，与电源模块32的控制端、电源模块32的输入端和电源模块32的第二输出端相连；第三电压转换电路323，与电源模块32的控制端、电源模块32的输入端和电源模块32的第三输出端相连，通过第一电压转换电路321、第二电压转换电路322和第三电压转换电路323，便能够实现主控模块33、天线阵面模块34、变频模块35和数据采集模块36共用一个电源模块32，减少电源模块32成本。
在一实施例中，电源模块32还包括保护电路324；保护电路324的输入端与供电端相连，保护电路324的输出端与第一电压转换电路321、第二电压转换电路322和第三电压转换电路323相连，用于在电源模块32供电异常时，对第一电压转换电路321、第二电压转换电路322和第三电压转换电路323进行保护。
在一具体实施例中，保护电路324包括雷击浪涌保护电路324、静电保护电路324、过压保护电路324和防反保护电路324。在本实施例中，雷击浪涌保护电路324、静电保护电路324、过压保护电路324和防反保护电路324的具体电路结构和电路连接方式可以采用本领域技术人员公知的电路结构和电路连接方式，保证其设置在保护电路324的输入端与输出端之间，并且能够在电源模块32供电异常时，对第一电压转换电路321、第二电压转换电路322和第三电压转换电路323进行保护即可。
在本实施例中，保护电路324的输入端与供电端相连，保护电路324的输出端与第一电压转换电路321、第二电压转换电路322和第三电压转换电路323相连，用于在电源模块32供电异常时，对第一电压转换电路321、第二电压转换电路322和第三电压转换电路323进行保护，以保证第一电压转换电路321、第二电压转换电路322和第三电压转换电路323的安全性。
在一实施例中，一体化相控阵天线系统30还包括设置在基板31上的电压电流传感器37；电压电流传感器37，与电源模块32和主控模块33相连，用于采集目标电信号至主控模块33；主控模块33，用于根据目标电信号，输出第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号。
其中，该电压电路传感器为电阻器。
在一具体实施例中，电压电流传感器37包括第一电阻器、第二电阻器和第三电阻器。第一电阻器与电源模块32的输入端、第一电压转换电路321的输入端和主控模块33相连，用于采集第一电信号。第二电阻器与电源模块32的输入端、第二电压转换电路322的输入端和主控模块33相连，用于采集第二电信号。第三电阻器与电源模块32的输入端、第三电压转换电路323的输入端和主控模块33相连，用于采集第三电信号。主控模块33对第一电信号、第二电信号和第三电信号进行分析，输出第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号，以使电源模块32输出对应的第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号。
进一步地，主控模块33还可以根据预设的上电时序，对供电信号进行分配，例如，优先控制第一电压转换电路321给主控模块33供电，当主控模块33稳定后按照天线阵面模块34的上电时序，控制第二电压转换电路322给天线阵面模块34供电。最后，控制第三电压转换电路323给变频模块35和数据采集模块36供电。
在本实施例中，一体化相控阵天线系统30还包括设置在基板31上的电压电流传感器37；电压电流传感器37，与电源模块32和主控模块33相连，用于采集目标电信号至主控模块33；主控模块33，用于根据目标电信号，输出第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号，从而使电源模块32能够根据供电信号、第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号，输出不同大小的电压信号，以使主控模块33、天线阵面模块34、变频模块35和数据采集模块36共用一个电源模块32，减少电源模块32成本。
在一实施例中，如图2所示，数据采集模块36包括姿态传感器361、GPS定位器362和温度传感器363；姿态传感器361，与主控模块33相连，用于采集姿态数据；GPS定位器362，与主控模块33相连，用于采集定位数据；温度传感器363，与主控模块33相连，用于采集温度数据；主控模块33，用于根据姿态数据、定位数据和温度数据，调整天线阵面模块34对应的天线波束角度。
其中，姿态传感器361为陀螺仪，温度传感器363可以是热敏电阻。
在本实施例中，主控模块33根据姿态传感器361采集的姿态数据，GPS定位器362采集的定位数据，以及温度传感器363采集的温度数据，经过主控模块33内部算法进行实时调整相控阵天线波束，使其天线波束与卫星形成最佳对星角度。可以理解地，该内部算法为用户自定义的计算策略。
在一实施例中，一体化相控阵天线系统30还包括路由器模块38，路由器模块38设置在基板31上，与外部设备和主控模块33相连，用于外部设备与主控模块33之间的通讯。
在一具体实施例中，路由器模块38可以是通过wifi的方式与外部设备连接，也可以通过RJ45接口与外部设备连接。
在一具体实施例中，路由器模块38通过PHY（Physical Layer IntegratedCircuit，物理层集成电路，简称PHY）芯片与主控模块33相连。
在本实施例中，路由器模块38设置在基板31上，与外部设备和主控模块33相连，用于外部设备与主控模块33之间的通讯，使得第一射频信号和第二射频信号不仅可以通过外部接口传输至外部设备，也可以通过路由器模块38进行传输。
在一实施例中，天线阵面模块34包括第一天线阵元和第一信号处理电路；第一天线阵元，与第一信号处理电路相连，用于接收第一射频信号，或发送第二射频信号；第一信号处理电路，与主控模块33相连，用于对第一射频信号进行处理，并将处理后的第一射频信号输入至主控模块33，或对主控模块33输出的第二射频信号进行处理，并将处理后的第二射频信号输入至第一天线阵元。
在一具体实施例中，第一信号处理电路包括第一射频芯片、功率合成/分配网络和驱动芯片。第一射频芯片、功率合成/分配网络和驱动芯片配合实现对第一射频信号进行处理，并将处理后的第一射频信号输入至主控模块33，或对主控模块33输出的第二射频信号进行处理，并将处理后的第二射频信号输入至第一天线阵元。示例性地，第一射频芯片用于接收或发送射频信号，包括射频信号的放大、混频、滤波、调制或解调等。功率合成/分配网络用于在接收端，将多个天线或通道的信号合成为一个信号，以提高接收性能。在发送端，将信号分配给不同的天线或通道，以实现多路传输或波束赋形。驱动芯片用于控制和调整第一射频芯片。
在本实施例中，可以同频段分时复用第一射频芯片、功率合成/分配网络和驱动芯片，或者多频段分时复用第一射频芯片、功率合成/分配网络和驱动芯片，即使接收射频信号和发送射频信号的交替工作。从而实现第一天线阵元、第一射频芯片、功率合成/分配网络和驱动芯片收发共用，减少硬件成本。
在一实施例中，天线阵面模块34包括第一天线阵元和第一信号处理电路；第一天线阵元，与第一信号处理电路相连，用于接收第一射频信号；第一信号处理电路，与主控模块33相连，用于对第一射频信号进行处理，并将处理后的第一射频信号输入至主控模块33；天线阵面模块34还包括第二天线阵元和第二信号处理电路；第二天线阵元，与第二信号处理电路相连，用于发送第二射频信号；第二信号处理电路，与主控模块33相连，用于对主控模块33输出的第二射频信号进行处理，并将处理后的第二射频信号输入至第二天线阵元。
在本实施例中，通过设置第一天线阵元和第一信号处理电路，以及第二天线阵元和第二信号处理电路，使得第一天线阵元和第一信号处理电路用于接收射频信号，第二天线阵元和第二信号处理电路用于发送射频信号，使得接收射频信号和发送射频信号的动作可以同时进行，且实现不同的收发工作频率。
本实施例提供一种相控阵天线终端，如图4所示，包括固定底座10、天线罩20和上述的一体化相控阵天线系统30；固定底座10，用于放置一体化相控阵天线系统30；天线罩20设置在固定底座10上，与固定底座10形成容置腔体；一体化相控阵天线系统30，设置在容置腔体内。
在一具体实施例中，固定底座10采用铝合金机加一体化成型，机械强度高，易于密封。天线罩20采用玻璃钢和纸蜂窝粘接而成，具有损耗小、重量轻和易于安装等特点。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种一体化相控阵天线系统，其特征在于，包括基板、电源模块、主控模块、天线阵面模块、变频模块和数据采集模块；
所述电源模块，与供电端、所述主控模块、所述天线阵面模块、所述变频模块和所述数据采集模块相连；
所述天线阵面模块，与所述主控模块相连，用于接收第一射频信号，或发送第二射频信号；
所述变频模块，与所述主控模块相连，用于调整所述第一射频信号的频率，或者调整所述第二射频信号的频率；
所述数据采集模块，与所述主控模块相连，用于采集环境数据，并输出所述环境数据至所述主控模块；
所述主控模块，用于根据所述环境数据，调整所述天线阵面模块对应的天线波束角度；
其中，所述电源模块、所述主控模块、所述天线阵面模块、所述变频模块和所述数据采集模块分别设置在所述基板上，所述基板上设有用于连接所述电源模块、所述主控模块、所述天线阵面模块、所述变频模块和所述数据采集模块的连接电路。
2.如权利要求1所述的一体化相控阵天线系统，其特征在于，所述电源模块的控制端，与所述主控模块相连，用于接收所述主控模块输出的第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号；
所述电源模块的输入端与所述供电端相连，用于接收供电信号；
所述电源模块的第一输出端与所述主控模块相连，用于根据所述第一控制信号和所述供电信号，输出第一电压信号至所述主控模块；
所述电源模块的第二输出端与所述天线阵面模块相连，用于根据所述第二控制信号和所述供电信号，输出第二电压信号至所述天线阵面模块；
所述电源模块的第三输出端与所述变频模块和所述数据采集模块相连，用于根据所述第三控制信号和所述供电信号，输出第三电压信号至所述变频模块和所述数据采集模块。
3.如权利要求2所述的一体化相控阵天线系统，其特征在于，所述电源模块包括第一电压转换电路、第二电压转换电路和第三电压转换电路；
所述第一电压转换电路，与所述电源模块的控制端、所述电源模块的输入端和所述电源模块的第一输出端相连；
所述第二电压转换电路，与所述电源模块的控制端、所述电源模块的输入端和所述电源模块的第二输出端相连；
所述第三电压转换电路，与所述电源模块的控制端、所述电源模块的输入端和所述电源模块的第三输出端相连。
4.如权利要求3所述的一体化相控阵天线系统，其特征在于，所述电源模块还包括保护电路；
所述保护电路的输入端与所述供电端相连，所述保护电路的输出端与所述第一电压转换电路、所述第二电压转换电路和所述第三电压转换电路相连，用于在所述电源模块供电异常时，对所述第一电压转换电路、所述第二电压转换电路和所述第三电压转换电路进行保护。
5.如权利要求2所述的一体化相控阵天线系统，其特征在于，所述一体化相控阵天线系统还包括设置在所述基板上的电压电流传感器；
所述电压电流传感器，与所述电源模块和所述主控模块相连，用于采集目标电信号至所述主控模块；
所述主控模块，用于根据所述目标电信号，输出所述第一控制信号、所述第二控制信号和所述第三控制信号。
6.如权利要求1所述的一体化相控阵天线系统，其特征在于，所述数据采集模块包括姿态传感器、GPS定位器和温度传感器；
所述姿态传感器，与所述主控模块相连，用于采集姿态数据；
所述GPS定位器，与所述主控模块相连，用于采集定位数据；
所述温度传感器，与所述主控模块相连，用于采集温度数据；
所述主控模块，用于根据所述姿态数据、所述定位数据和所述温度数据，调整所述天线阵面模块对应的天线波束角度。
7.如权利要求1所述的一体化相控阵天线系统，其特征在于，所述一体化相控阵天线系统还包括路由器模块，所述路由器模块设置在所述基板上，与外部设备和所述主控模块相连，用于所述外部设备与所述主控模块之间的通讯。
8.如权利要求1所述的一体化相控阵天线系统，其特征在于，所述天线阵面模块包括第一天线阵元和第一信号处理电路；
所述第一天线阵元，与所述第一信号处理电路相连，用于接收所述第一射频信号，或发送所述第二射频信号；
所述第一信号处理电路，与所述主控模块相连，用于对所述第一射频信号进行处理，并将处理后的所述第一射频信号输入至主控模块，或对主控模块输出的第二射频信号进行处理，并将处理后的第二射频信号输入至第一天线阵元。
9.如权利要求1所述的一体化相控阵天线系统，其特征在于，所述天线阵面模块包括第一天线阵元和第一信号处理电路；
所述第一天线阵元，与所述第一信号处理电路相连，用于接收所述第一射频信号；
所述第一信号处理电路，与所述主控模块相连，用于对所述第一射频信号进行处理，并将处理后的所述第一射频信号输入至主控模块；
所述天线阵面模块还包括第二天线阵元和第二信号处理电路；
所述第二天线阵元，与所述第二信号处理电路相连，用于发送所述第二射频信号；
所述第二信号处理电路，与所述主控模块相连，用于对主控模块输出的第二射频信号进行处理，并将处理后的第二射频信号输入至第二天线阵元。
10.一种相控阵天线终端，其特征在于，包括固定底座、天线罩和如权利要求1至9任意一项所述的一体化相控阵天线系统；
所述固定底座，用于放置所述一体化相控阵天线系统；
所述天线罩设置在所述固定底座上，与所述固定底座形成容置腔体；
所述一体化相控阵天线系统，设置在所述容置腔体内。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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