CN117200858A - 一种低功耗圆极化相控阵天线及低功耗方法 - Google Patents
一种低功耗圆极化相控阵天线及低功耗方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117200858A CN117200858A CN202311122903.2A CN202311122903A CN117200858A CN 117200858 A CN117200858 A CN 117200858A CN 202311122903 A CN202311122903 A CN 202311122903A CN 117200858 A CN117200858 A CN 117200858A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- antenna
- power
- radio frequency
- transmitting
- antenna array
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 39
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 32
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 25
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 8
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims description 6
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 6
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 4
- 238000003491 array Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
本发明公开了一种低功耗圆极化相控阵天线及低功耗方法，属于卫星通信技术领域。其包括接收天线阵列、发射天线阵列、天线控制单元、组合惯导、基带处理单元和电源。天线控制单元实时计算天线波束理论指向角，控制接收天线阵列的波束指向目标卫星，接收卫星下行载波信号并送到基带处理单元。基带处理单元通过天线控制单元在发送信号的时隙，控制发射阵面的末级射频放大器快速上电，发送完信号后快速下电，以节省设备功耗。本发明设计的端口动态阻抗匹配，实现断电T/R组件通道阻抗稳定，保障天线辐射性能；同时，基于通信时隙的相控阵天线使用策略，支撑卫星通信的低功耗应用。
Description
技术领域
本发明属于卫星通信技术领域，涉及低功耗圆极化相控阵天线技术。
背景技术
有源相控阵天线因为其体积小、低损耗、低剖面、易于实现波束调零、波束赋形、多波束，同时可敏捷调整波束指向等优点，近十多年来，在卫星通信系统的空间段和用户终端都得到了广泛的应用。
由于圆极化波具有抑制极化失配、多径效应、法拉第旋转效应等优点，广泛应用于卫星通信系统中。在卫星通信系统中，为了增加系统容量，卫星对地覆盖通常采用蜂窝小区，不同小区通过波束频率、极化进行隔离，实现多色复用。另外，针对地面小区用户在时间和空间上分布不均匀、业务促发而多变的问题，发挥星载相控阵天线敏捷波束的优势，卫星波束按时隙切片在不同波位进行跳变，满足按需接入需求，动态调整卫星频率、功率、波束等资源。因此，用户终端天线需要具备快速左、右旋圆极化切换的能力。
卫星通信用相控阵天线设备复杂、阵列规模大、通道数量多，由此带来的设备功耗巨大，特别是发射天线阵列，严重限制了相控阵天线在移动载体上的推广应用，难以发挥其低剖面、敏捷波束的优势。因此，相控阵天线的低功耗设计变得十分必要。
通常情况下，相控阵天线的低功耗设计聚焦于T/R组件芯片的低功耗，但是，T/R组件芯片功耗与芯片制程密切相关，提升芯片制程受限因素较多，包括国外制裁、模型成熟度、成品率以及费用等。本发明充分考虑卫星通信时域、空域切片应用场景，以及圆极化相控阵天线特点，从相控阵天线使用方式、天线架构与T/R组件一体化设计，支撑卫星通信圆极化相控阵天线的低功耗应用。
发明内容
本发明要解决的是相控阵天线的低功耗问题，提出一种用于卫星通信圆极化相控阵的低功耗天线架构和使用策略。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种用于卫星通信的低功耗圆极化相控阵天线，包括接收天线阵列10、发射天线阵列20、天线控制单元30、组合惯导40、基带处理单元50和电源60；
根据基带处理单元50送来的星历信息以及组合惯导40采集的载体位置、时间、速度和姿态信息，天线控制单元30实时计算天线波束理论指向角，控制接收天线阵列10的波束指向目标卫星，接收卫星下行载波信号并送到基带处理单元50；
基带处理单元50捕获、解析下行载波信号，经发射天线阵列20发送入网申请，入网认证成功后，开展业务通信；基带处理单元50通过天线控制单元30在发送信号的时隙控制发射阵面的末级射频放大器快速上电，发送完信号后快速下电；电源60为相控阵天线各模块提供直流电源，保障系统各模块正常工作。
进一步的，所述接收天线阵列10包括接收天线单元101、第一馈电电桥102、接收组件芯片103、合路网络104和下变频链路105；每一接收天线单元对应左旋和右旋两个接收通道；
接收天线单元101通过对应的第一馈电电桥102正交两点馈电，实现左右旋圆极化功能；第一馈电电桥102的后级顺序连接具有端口动态阻抗匹配功能的接收组件芯片103和合路网络104，实现N路接收信号的移相合成，最后通过下变频链路105变频、滤波、放大输出；
当接收天线阵列10工作于某个极化旋向时，接收组件芯片103的另外一个极化旋向的电路断电，实现系统低功耗工作，基于工作电源的端口动态阻抗匹配可实现断电条件下接收组件芯片103与馈电电桥102间的阻抗匹配，从而保障接收天线单元工作带宽、轴比等性能指标的稳定。
进一步的，所述发射天线阵列20包括发射天线单元201、第二馈电电桥202、发射组件芯片203、分路网络204和上变频链路205；
基带处理单元50发送的中频信号经上变频链路205变频、滤波、放大输出到分路网络204，等功率功分为2M路射频信号分别送到发射组件芯片203，经衰减、移相、功率放大后输出到第二馈电电桥202，正交馈电到发射天线单元201，形成圆极化波辐射出去；
当发射天线阵列20工作于某个极化旋向时，发射组件芯片203的另外一个极化旋向的电路断电，实现系统低功耗工作，基于工作电源的端口动态阻抗匹配实现断电条件下发射组件芯片203与馈电电桥202间的阻抗匹配，从而保障发射天线单元工作带宽、轴比等性能指标的稳定。
进一步的，发射组件芯片203和接收组件芯片103均包括两路顺次连接的端口动态阻抗匹配、功率放大器(发射组件芯片)/低噪声放大器(接收组件芯片)、移相器和衰减器；
所述端口动态阻抗匹配主要由射频开关、匹配电阻和偏置电路组成；
在接收通道中，
对应支路上电工作时，偏置电路输出高电平使能射频开关断开，射频信号输入端口连接低噪声放大器，低噪声放大器正常工作，保持电阻匹配；
当该支路处于断电情况时，偏置电路输出低电平使能射频开关导通，连接匹配电阻，使射频信号输入端口在断电条件下保持阻抗稳定匹配；
在发射通道中，
对应支路上电工作时，偏置电路输出高电平使能射频开关断开，射频信号输出端口连接功率放大器，功率放大器正常工作，保持电阻匹配；
当该支路处于断电情况时，偏置电路输出低电平使能射频开关导通，连接匹配电阻，使射频信号输出端口在断电条件下保持阻抗稳定匹配。
一种卫星通信用圆极化相控阵天线低功耗方法，其特征在于，应用于如上述的一种用于卫星通信的低功耗圆极化相控阵天线，具体步骤如下：
步骤1，设备上电首先为基带处理单元50、天线控制单元30、组合惯导40、下变频链路105、上变频链路205加电，完成自检后，基带处理单元50下发参数到天线控制单元30；天线控制单元30控制接收天线阵列10和发射天线阵列20上电，完成自检和参数配置，然后控制发射、接收天线阵列末级射频放大器下电待机；
步骤2：设备对星工作时，基带处理单元50更新下发参数到天线控制单元30，天线控制单元30控制接收天线阵列10末级射频放大器上电，并根据星历信息以及载体位置、时间、速度和姿态信息实时计算接收天线波束指向角，控制接收天线阵列10的波束指向目标卫星；
步骤3：接收天线阵列10接收卫星下行载波信号并送到基带处理单元50，捕获、解析下行载波信号，获取波束接入信息；
步骤4：天线控制单元30控制发射天线阵列20末级射频放大器上电，并根据上行频率和接收波束指向实时计算发射天线波束指向角，控制发射天线阵列20的波束指向目标卫星；
步骤5：基带处理单元50经天线控制单元30，实时控制发射天线阵列20末级射频放大器快速上电和下电，发送信号完成上行同步后，发送入网申请，接收并解析网控入网申请回复，完成设备入网认证；
步骤6：基带处理单元50根据网控下发的业务参数，开展业务通信。基带处理单元50根据网控分配的通信时隙，实时控制发射天线阵列20末级射频放大器上电发送数据突发，发送后下电以节约功耗；
步骤7：在业务空闲时，发射天线阵列断电，保持接收天线阵列10工作，接收广播信息，保持在网同步，最大限度节约设备功耗。
本发明采取上述技术方案所产生的有益效果在于：
1.采用圆极化天线单元与T/R组件一体化设计，每个T/R组件通道对应相应的极化旋向，两极化通道正交两点馈电，单通道工作实现可降低一半功耗，并且设计了端口动态阻抗匹配，断电T/R组件通道阻抗稳定，不影响天线单元的辐射性能，在保障天线阵列辐射性能的同时实现低功耗工作。
2.基于工作电源的端口动态阻抗匹配组件芯片，与电源使能控制相结合，响应速度快；射频信号不经过射频开关，对系统输出功率和噪声系数影响小。
3.充分考虑卫星通信时域、空域切片应用场景，优化设备上电自检、待机策略，降低设备工作的峰值功率；基于通信时隙的相控阵天线使用策略，支撑卫星通信的低功耗应用。
附图说明
图1、一种用于卫星通信的低功耗圆极化相控阵天线系统框图。
图2、低功耗圆极化接收天线阵列组成框图。
图3、端口动态阻抗匹配接收组件芯片前端组成框图。
图4、低功耗圆极化发射天线阵列组成框图。
图5、端口动态阻抗匹配发射组件芯片前端组成框图。
图6、卫星通信圆极化相控阵天线低功耗使用策略流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
一种用于卫星通信的低功耗圆极化相控阵天线，包括接收天线阵列10、发射天线阵列20、天线控制单元30、组合惯导40、基带处理单元50和电源60。根据基带处理单元50送来的星历信息以及组合惯导40采集的载体位置、时间、速度和姿态信息，天线控制单元30实时计算天线波束理论指向角，控制接收天线阵列10的波束指向目标卫星，接收卫星下行载波信号并送到基带处理单元50。基带处理单元捕获、解析下行载波信号，经发射天线阵列20发送入网申请，入网认证成功后，开展业务通信；基带处理单元50通过天线控制单元30在发送信号的时隙控制发射阵面的末级射频放大器快速上电，发送完信号后快速下电。电源60为相控阵天线各模块提供直流电源，保障系统各模块正常工作。
本发明低功耗接收天线阵列10是这样实现的，接收天线阵列10包含N个接收天线单元，每个天线单元对应左/右旋两个接收通道，基于天线组件一体化原则优化设计实现相控阵天线的高性能低功耗，包括接收天线单元101、馈电电桥102、接收组件芯片103、合路网络104、下变频链路105。接收天线单元101通过馈电电桥102正交两点馈电，实现左右旋圆极化功能；馈电电桥102的后级顺序连接具有端口动态阻抗匹配功能的接收组件芯片103和合路网络104，实现N路接收信号的移相合成，最后通过下变频链路105变频、滤波、放大输出。当接收天线阵列10工作于某个极化旋向时，接收组件芯片103的另外一个极化旋向的电路可断电，实现系统低功耗工作，基于工作电源的端口动态阻抗匹配1031可实现断电条件下接收组件芯片103与馈电电桥102间的阻抗匹配，从而保障接收天线单元工作带宽、轴比等性能指标不恶化。
本发明端口动态阻抗匹配接收组件芯片是这样实现的，在传统的接收组件低噪声放大器1032之前增加端口动态阻抗匹配1031，包括射频开关10311、匹配电阻10312和偏置电路10313。当该支路上电工作时，偏置电路10313输出高电平使能射频开关10311断开，端口连接低噪声放大器1032，低噪声放大器1032正常工作，保持电阻匹配；当该支路处于断电情况时，偏置电路10313输出低电平使能射频开关10311导通，连接匹配电阻10312，使端口在断电条件下保持阻抗稳定匹配。基于工作电源的端口动态阻抗匹配接收组件芯片，与电源使能控制相结合，响应速度快；射频信号不经过射频开关10311，对系统噪声系数影响小。
本发明低功耗发射天线阵列20是这样实现的，发射天线阵列20包含M个发射天线单元，每个天线单元对应左/右旋两个发射通道，基于天线组件一体化原则优化设计实现相控阵天线的高性能低功耗，包括发射天线单元201、馈电电桥202、发射组件芯片203、分路网络204、上变频链路205。基带处理单元50发送的中频信号经上变频链路205变频、滤波、放大输出到分路网络204，等功率功分为2M路射频信号分别送到组件芯片203，经衰减、移相、功率放大后输出到馈电电桥202，正交馈电到发射天线单元201，形成圆极化波辐射出去。当发射天线阵列20工作于某个极化旋向时，发射组件芯片203的另外一个极化旋向的电路可断电，实现系统低功耗工作，基于工作电源的端口动态阻抗匹配2031可实现断电条件下发射组件芯片203与馈电电桥202间的阻抗匹配，从而保障发射天线单元工作带宽、轴比等性能指标不恶化。
本发明端口动态阻抗匹配发射组件芯片是这样实现的，在传统的发射组件功率放大器2032的后级增加端口动态阻抗匹配2031，包括射频开关20311、匹配电阻20312和偏置电路20313。当该支路上电工作时，偏置电路20313输出高电平使能射频开关20311断开，端口连接功率放大器2032，功率放大器2032正常工作，保持电阻匹配；当该支路处于断电情况时，偏置电路20313输出低电平使能射频开关20311导通，连接匹配电阻20312，使端口在断电条件下保持阻抗稳定匹配。基于工作电源的端口动态阻抗匹配接收组件芯片，与电源使能控制相结合，响应速度快；射频信号不经过射频开关20311，对系统输出功率影响小。
本发明低功耗使用策略是这样实现的，设备上电顺序自检，发射、接收天线阵列末级射频放大器最后上电，自检后下电以实现低功耗待机。具体包括以下步骤：
步骤1：设备上电首先为基带处理单元50、天线控制单元30、组合惯导40、下变频链路105、上变频链路205加电，完成自检后，基带处理单元50下发参数到天线控制单元30；天线控制单元30控制接收天线阵列10和发射天线阵列20上电，完成自检和参数配置，然后控制发射、接收天线阵列末级射频放大器下电待机。
步骤2：设备对星工作时，基带处理单元50更新下发参数到天线控制单元30，天线控制单元30控制接收天线阵列10末级射频放大器上电，并根据星历信息以及载体位置、时间、速度和姿态信息实时计算接收天线波束指向角，控制接收天线阵列10的波束指向目标卫星。
步骤3：接收天线阵列10接收卫星下行载波信号并送到基带处理单元50，捕获、解析下行载波信号，获取波束接入信息。
步骤4：天线控制单元30控制发射天线阵列20末级射频放大器上电，并根据上行频率和接收波束指向实时计算发射天线波束指向角，控制发射天线阵列20的波束指向目标卫星。
步骤5：基带处理单元50经天线控制单元30，实时控制发射天线阵列20末级射频放大器快速上电和下电，发送信号完成上行同步后，发送入网申请，接收并解析网控入网申请回复，完成设备入网认证。
步骤6：基带处理单元50根据网控下发的业务参数，开展业务通信。基带处理单元50根据网控分配的通信时隙，实时控制发射天线阵列20末级射频放大器上电发送数据突发，发送后下电以节约功耗。
步骤7：在业务空闲时，发射天线阵列断电，仅保持接收天线阵列10工作，接收广播信息，保持在网同步，最大限度节约设备功耗。
本发明总体结构如图1所示，一种用于卫星通信的低功耗圆极化相控阵天线，包括接收天线阵列、发射天线阵列、天线控制单元、组合惯导、基带处理单元和电源。设备使用时，根据基带处理单元送来的星历信息以及组合惯导采集的载体位置、时间、速度和姿态信息，天线控制单元实时计算天线波束理论指向角，控制接收天线阵列的波束指向目标卫星，接收卫星下行载波信号并送到基带处理单元。基带处理单元捕获、解析下行载波信号，经发射天线阵列发送入网申请，入网认证成功后，开展业务通信；基带处理单元通过天线控制单元，如图1所示的差分控制I/O，也可以是高速SPI或网口协议，在发送信号的时隙控制发射阵面的末级射频放大器快速上电，发送完信号后快速下电。电源为相控阵天线各模块提供直流电源，保障系统各模块正常工作。
本发明低功耗接收天线阵列如图2所示，接收天线阵列包含N个接收天线单元，每个天线单元对应左/右旋两个接收通道，基于天线组件一体化原则优化设计实现相控阵天线的高性能低功耗，包括接收天线单元、馈电电桥、接收组件芯片、合路网络、下变频链路。接收天线单元通过馈电电桥正交两点馈电，实现左右旋圆极化功能；馈电电桥的后级顺序连接具有端口动态阻抗匹配功能的接收组件芯片和合路网络，实现N路接收信号的移相合成，最后通过下变频链路实现信号变频、滤波、放大输出。当接收天线阵列工作于某个极化旋向时，接收组件芯片的另外一个极化旋向的电路可断电，实现系统低功耗工作，基于工作电源的端口动态阻抗匹配可实现断电条件下接收组件芯片与馈电电桥间的阻抗匹配，从而保障接收天线单元工作带宽、轴比等性能指标不恶化。
本发明端口动态阻抗匹配接收组件芯片前端如图3所示，在传统的接收组件低噪声放大器之前增加端口动态阻抗匹配电路，包括射频开关、匹配电阻和偏置电路。当该支路上电工作时，偏置电路输出高电平使能射频开关断开，端口连接低噪声放大器，低噪声放大器正常工作，保持电阻匹配；当该支路处于断电情况时，偏置电路输出低电平使能射频开关导通，连接匹配电阻，使端口在断电条件下保持阻抗稳定匹配。基于工作电源的端口动态阻抗匹配接收组件芯片，与电源使能控制相结合，响应速度快；射频信号不经过射频开关，对系统噪声系数影响小。
本发明低功耗发射天线阵列如图4所示，发射天线阵列包含M个发射天线单元，每个天线单元对应左/右旋两个发射通道，基于天线组件一体化原则优化设计实现相控阵天线的高性能低功耗，包括发射天线单元、馈电电桥、发射组件芯片、分路网络、上变频链路。基带处理单元发送的中频信号经上变频链路实现信号变频、滤波、放大输出到分路网络，等功率功分为2M路射频信号分别送到组件芯片，经衰减、移相、功率放大后输出到馈电电桥，正交馈电到发射天线单元，形成圆极化波辐射出去。当发射天线阵列工作于某个极化旋向时，发射组件芯片的另外一个极化旋向的电路可断电，实现系统低功耗工作，基于工作电源的端口动态阻抗匹配可实现断电条件下发射组件芯片与馈电电桥间的阻抗匹配，从而保障发射天线单元工作带宽、轴比等性能指标不恶化。
本发明端口动态阻抗匹配发射组件芯片前端如图5所示，在传统的发射组件功率放大器的后级增加端口动态阻抗匹配，包括射频开关、匹配电阻和偏置电路。当该支路上电工作时，偏置电路输出高电平使能射频开关断开，端口连接功率放大器，功率放大器正常工作，保持电阻匹配；当该支路处于断电情况时，偏置电路输出低电平使能射频开关导通，连接匹配电阻，使端口在断电条件下保持阻抗稳定匹配。基于工作电源的端口动态阻抗匹配接收组件芯片，与电源使能控制相结合，响应速度快；射频信号不经过射频开关，对系统输出功率影响小。
本发明低功耗使用策略流程如图6所示，设备上电顺序自检，发射、接收天线阵列末级射频放大器最后上电，自检后下电以实现低功耗待机。具体包括以下步骤：
步骤1：设备上电首先为基带处理单元、天线控制单元、组合惯导、下变频链路、上变频链路加电，完成自检后，基带处理单元下发参数到天线控制单元；天线控制单元控制接收天线阵列和发射天线阵列加电，完成自检和参数配置，然后控制发射、接收天线阵列末级射频放大器下电待机。
步骤2：设备对星工作时，基带处理单元更新下发参数到天线控制单元，天线控制单元控制接收天线阵列末级射频放大器上电，并根据星历信息以及载体位置、时间、速度和姿态信息实时计算接收天线波束指向角，控制接收天线阵列的波束指向目标卫星。
步骤3：接收天线阵列接收卫星下行载波信号并送到基带处理单元，捕获、解析下行载波信号，获取波束接入信息。
步骤4：天线控制单元控制发射天线阵列末级射频放大器上电，并根据上行频率和接收波束指向实时计算发射天线波束指向角，控制发射天线阵列的波束指向目标卫星。
步骤5：基带处理单元经天线控制单元，实时控制发射天线阵列末级射频放大器快速上电和下电，控制时间仅为百微秒左右，发送信号完成上行同步后，发送入网申请，接收并解析网控入网申请回复，完成设备入网认证。
步骤6：基带处理单元根据网控下发的业务参数，开展业务通信。基带处理单元根据网控分配的通信时隙，实时控制发射天线阵列末级射频放大器上电发送数据突发，发送后下电以节约功耗。
步骤7：在业务空闲时，发射天线阵列断电，仅保持接收天线阵列工作，接收广播信息，保持在网同步，最大限度节约设备功耗。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种用于卫星通信的低功耗圆极化相控阵天线，其特征在于，包括接收天线阵列(10)、发射天线阵列(20)、天线控制单元(30)、组合惯导(40)、基带处理单元(50)和电源(60)；
根据基带处理单元(50)送来的星历信息以及组合惯导(40)采集的载体位置、时间、速度和姿态信息，天线控制单元(30)实时计算天线波束理论指向角，控制接收天线阵列(10)的波束指向目标卫星，接收卫星下行载波信号并送到基带处理单元(50)；
基带处理单元(50)捕获、解析下行载波信号，经发射天线阵列(20)发送入网申请，入网认证成功后，开展业务通信；基带处理单元(50)通过天线控制单元(30)在发送信号的时隙控制发射阵面的末级射频放大器快速上电，发送完信号后快速下电；电源(60)为相控阵天线各模块提供直流电源，保障系统各模块正常工作。
2.根据权利要求1所述的一种用于卫星通信的低功耗圆极化相控阵天线，其特征在于，
所述接收天线阵列(10)包括接收天线单元(101)、第一馈电电桥(102)、接收组件芯片(103)、合路网络(104)和下变频链路(105)；每一接收天线单元对应左旋和右旋两个接收通道；
接收天线单元(101)通过对应的第一馈电电桥(102)正交两点馈电，实现左右旋圆极化功能；第一馈电电桥(102)的后级顺序连接具有端口动态阻抗匹配功能的接收组件芯片(103)和合路网络(104)，实现N路接收信号的移相合成，最后通过下变频链路(105)变频、滤波、放大输出；
当接收天线阵列(10)工作于某个极化旋向时，接收组件芯片(103)的另外一个极化旋向的电路断电，实现系统低功耗工作，基于工作电源的端口动态阻抗匹配可实现断电条件下接收组件芯片(103)与馈电电桥(102)间的阻抗匹配，从而保障接收天线单元工作带宽、轴比性能指标的稳定。
3.根据权利要求1所述的一种用于卫星通信的低功耗圆极化相控阵天线，其特征在于，
所述发射天线阵列(20)包括发射天线单元(201)、第二馈电电桥(202)、发射组件芯片(203)、分路网络(204)和上变频链路(205)；
基带处理单元(50)发送的中频信号经上变频链路(205)变频、滤波、放大输出到分路网络(204)，等功率功分为2M路射频信号分别送到发射组件芯片(203)，经衰减、移相、功率放大后输出到第二馈电电桥(202)，正交馈电到发射天线单元(201)，形成圆极化波辐射出去；
当发射天线阵列(20)工作于某个极化旋向时，发射组件芯片(203)的另外一个极化旋向的电路断电，实现系统低功耗工作，基于工作电源的端口动态阻抗匹配实现断电条件下发射组件芯片(203)与馈电电桥(202)间的阻抗匹配，从而保障发射天线单元工作带宽、轴比性能指标的稳定。
4.根据权利要求1所述的一种用于卫星通信的低功耗圆极化相控阵天线，其特征在于，
发射组件芯片(203)和接收组件芯片(103)均包括两路顺次连接的端口动态阻抗匹配、移相器和衰减器；其中发射组件芯片的端口动态阻抗匹配和移相器之间还设有功率放大器；接收组件芯片的端口动态阻抗匹配和移相器之间设有低噪声放大器；
所述端口动态阻抗匹配主要由射频开关、匹配电阻和偏置电路组成；
在接收通道中，
对应支路上电工作时，偏置电路输出高电平使能射频开关断开，射频信号输入端口连接低噪声放大器，低噪声放大器正常工作，保持电阻匹配；
当该支路处于断电情况时，偏置电路输出低电平使能射频开关导通，连接匹配电阻，使射频信号输入端口在断电条件下保持阻抗稳定匹配；
在发射通道中，
对应支路上电工作时，偏置电路输出高电平使能射频开关断开，射频信号输出端口连接功率放大器，功率放大器正常工作，保持电阻匹配；
当该支路处于断电情况时，偏置电路输出低电平使能射频开关导通，连接匹配电阻，使射频信号输出端口在断电条件下保持阻抗稳定匹配。
5.一种卫星通信用圆极化相控阵天线低功耗方法，其特征在于，应用于如权利要求1～4任意一项所述的一种用于卫星通信的低功耗圆极化相控阵天线，具体步骤如下：
步骤1，设备上电首先为基带处理单元(50)、天线控制单元(30)、组合惯导(40)、下变频链路(105)、上变频链路(205)加电，完成自检后，基带处理单元(50)下发参数到天线控制单元(30)；天线控制单元(30)控制接收天线阵列(10)和发射天线阵列(20)上电，完成自检和参数配置，然后控制发射、接收天线阵列末级射频放大器下电待机；
步骤2：设备对星工作时，基带处理单元(50)更新下发参数到天线控制单元(30)，天线控制单元(30)控制接收天线阵列(10)末级射频放大器上电，并根据星历信息以及载体位置、时间、速度和姿态信息实时计算接收天线波束指向角，控制接收天线阵列(10)的波束指向目标卫星；
步骤3：接收天线阵列(10)接收卫星下行载波信号并送到基带处理单元(50)，捕获、解析下行载波信号，获取波束接入信息；
步骤4：天线控制单元(30)控制发射天线阵列(20)末级射频放大器上电，并根据上行频率和接收波束指向实时计算发射天线波束指向角，控制发射天线阵列(20)的波束指向目标卫星；
步骤5：基带处理单元(50)经天线控制单元(30)，实时控制发射天线阵列(20)末级射频放大器快速上电和下电，发送信号完成上行同步后，发送入网申请，接收并解析网控入网申请回复，完成设备入网认证；
步骤6：基带处理单元(50)根据网控下发的业务参数，开展业务通信；基带处理单元(50)根据网控分配的通信时隙，实时控制发射天线阵列(20)末级射频放大器上电发送数据突发，发送后下电以节约功耗；
步骤7：在业务空闲时，发射天线阵列断电，保持接收天线阵列(10)工作，接收广播信息，保持在网同步，最大限度节约设备功耗。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311122903.2A CN117200858A (zh) | 2023-09-01 | 2023-09-01 | 一种低功耗圆极化相控阵天线及低功耗方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311122903.2A CN117200858A (zh) | 2023-09-01 | 2023-09-01 | 一种低功耗圆极化相控阵天线及低功耗方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117200858A true CN117200858A (zh) | 2023-12-08 |
Family
ID=89002747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311122903.2A Pending CN117200858A (zh) | 2023-09-01 | 2023-09-01 | 一种低功耗圆极化相控阵天线及低功耗方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117200858A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117639819A (zh) * | 2024-01-24 | 2024-03-01 | 深圳市恒祥通天线技术有限公司 | 基于圆极化天线增强信号接收的处理方法及系统 |
-
2023
- 2023-09-01 CN CN202311122903.2A patent/CN117200858A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117639819A (zh) * | 2024-01-24 | 2024-03-01 | 深圳市恒祥通天线技术有限公司 | 基于圆极化天线增强信号接收的处理方法及系统 |
| CN117639819B (zh) * | 2024-01-24 | 2024-03-26 | 深圳市恒祥通天线技术有限公司 | 基于圆极化天线增强信号接收的处理方法及系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20230006366A1 (en) | Wireless Transceiver Having Receive Antennas and Transmit Antennas with Orthogonal Polarizations in a Phased Array Antenna Panel | |
| US6658269B1 (en) | Wireless communications system | |
| EP3333978B1 (en) | Antenna device and fading elimination method | |
| US20080129634A1 (en) | Multi-polarization antenna feeds for mimo applications | |
| US20110032159A1 (en) | Antenna Apparatus with Adaptive Polarization Switching Function | |
| CN111834746B (zh) | 一种双极化射频前端系统 | |
| US20030092402A1 (en) | System and method for providing polarization matching on a cellular communication forward link | |
| US9306647B2 (en) | Tracking system with orthogonal polarizations and a retro-directive array | |
| CN117200858A (zh) | 一种低功耗圆极化相控阵天线及低功耗方法 | |
| JP2000078072A (ja) | 送受信装置 | |
| CN102394680A (zh) | 一种用于多波束切换天线系统中的波束搜索方法及装置 | |
| CN115986422A (zh) | 一种相控阵天线的线极化跟踪实现方法 | |
| CN113690553B (zh) | 波束可调的近场微波转换装置 | |
| CN116470304B (zh) | 一种全极化相控阵天线 | |
| US7750855B2 (en) | Compact polarization-sensitive and phase-sensitive antenna with directionality and multi-frequency resonances | |
| CN113037318B (zh) | 一种低成本小型化动中通天线及基于该天线的相控阵系统 | |
| CN114430119A (zh) | 多波束相控阵天线及通信设备 | |
| CN105049108A (zh) | 一种大功率移动广播geo卫星装置及传输方法 | |
| CN112350742A (zh) | 一种fm反向散射放大器及反向散射系统 | |
| CN108768418B (zh) | 一种具备测向和主动抗干扰功能的天线射频前端装置 | |
| CN201204259Y (zh) | 一种手机天线结构 | |
| CN208256909U (zh) | 一种s波段平板天线 | |
| US6441785B1 (en) | Low sidelobe antenna with beams steerable in one direction | |
| CN212695321U (zh) | 一种双极化射频前端系统 | |
| CN114553245B (zh) | 一种射频芯片以及通过射频芯片的信号反馈方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |