CN201112554Y

CN201112554Y - 镜面扫描阵列天线

Info

Publication number: CN201112554Y
Application number: CNU2007201026540U
Authority: CN
Inventors: 杨可忠; 牛传峰; 张文静; 杨兵; 毛贵海; 耿京朝; 郗洪杰
Original assignee: CETC 54 Research Institute
Current assignee: CETC 54 Research Institute
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2017-09-28

Abstract

本实用新型公开了一种镜面扫描阵列天线，它涉及移动卫星通信及移动测控领域中的一种波束扫描天线。它由阵列天线、镜面旋转机构、反射镜面等部件组成。本实用新型采用阵列天线馈电的方式，通过旋转反射镜面的方式达到波束扫描的目的。本实用新型具有结构紧凑、体积小、重量轻、伺服结构简单、低加工成本等优点，可广泛用于移动卫星通信、车载或船载测控系统等场合作各种卫星通信或单收天线。

Description

镜面扫描阵列天线

技术领域

本实用新型涉及移动卫星通信及移动测控领域中的一种镜面扫描阵列天线，特别适用于工作在车载或船载移动卫星通信、测控应用情况下的各种卫星通信或单收天线。

背景技术

目前要使卫星通信天线在车载、船载情况下实现和卫星之间的通信，主要采用三种方法：

一是采用传统抛物面天线或阵列天线，方位和俯仰都采用机械控制的方法，带动整个天线转动。它的不足之处在于结构复杂，需要较大的转动空间和伺服功率。

二是采用低剖面阵列天线，方位面采用机械控制的方法，带动整个天线转动，俯仰面则采用相控的方式实现波束扫描，每个单元天线都需要相应的移相器、接收和发射组件等。它的不足之处在于设备量大，射频插入损耗大，导致等效口面效率较低。

三是采用抛物面或抛物柱面天线，方位面采用机械控制的方法，带动整个天线转动，俯仰面仅转动天线抛物面或抛物柱面，天线馈源则保持不动，实现俯仰面波束扫描。它的不足之处在于抛物面反射面和初级馈源设计复杂，天线在大扫描角时增益下降较大。

发明内容

本实用新型的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种采用阵列天线馈电方式，通过旋转反射镜面的方式实现波束扫描的镜面扫描阵列天线。本实用新型还具有结构紧凑、体积小、重量轻、伺服结构简单、低加工成本等特点。

本实用新型的目的是这样实现的：

它包括阵列天线1、反射镜面2、镜面旋转机构3；

所述的阵列天线1包括有M×N个阵列单元11组合成阵列口面，M或N为大于1的自然数，通过支架用紧固件安装在天线平台上；

所述的镜面旋转机构3在天线平台上沿Z轴正方向通过支撑件安装在阵列天线1的上部；

所述的反射镜面2用紧固件安装在镜面旋转机构3的安装面上。

本实用新型阵列天线1的组阵结构为矩形阵、或圆形阵、或锥削分布阵、或不等间距分布的矩形阵、或不等间距分布的锥削分布阵。

本实用新型阵列单元11的单元构成为微带天线、或波导形式的天线、或缝隙天线、或喇叭天线、或振子形式的天线。

本实用新型镜面旋转机构3带动反射镜面2绕X轴旋转、或绕Y轴旋转、或绕X轴与Y轴旋转。

本实用新型反射镜面2由导电平面薄板材料制成、或介质材料制成，介质材料表面涂覆有导电层。

本实用新型与背景技术相比具有如下优点：

1.本实用新型采用反射镜面2、镜面旋转机构3，使用时只需将反射镜面2绕X轴旋转、或绕Y轴旋转，即可实现天线的一维扫描，若绕X轴与Y轴同时旋转一定角度，则可实现二维扫描，达到波束扫描的目的。

2.本实用新型的反射镜面2由导电薄板材料或介质材料制成，使反射面重量较轻，反射镜面2旋转时所需要的伺服功率很小，伺服机构简单，结构紧凑、体积小、加工成本很低。

3本实用新型M×N个阵列单元11的组阵结构形式多样，可以对波束旁瓣特性灵活控制，实现天线的低副瓣特性。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型反射镜面2实施例初始角度为α波束指向原理图。

图3是本实用新型反射镜面2实施例旋转角度为β时波束指向原理图。

具体实施方式

参见图1至图3，本实用新型包括阵列天线1、反射镜面2、镜面旋转机构3。安装结构参见图1所示。

本实用新型所述的阵列天线1包括有M×N个阵列单元11组合成阵列口面，M或N为大于1的自然数，通过支架用紧固件安装在天线平台上。实施例为4×4个阵列单元，其尺寸长×宽×高为100mm×100mm×50mm。阵列天线1的作用是完成电磁信号的接收或发射。

本实用新型M×N个阵列单元11的组阵结构为矩形阵、或圆形阵、或锥削分布阵、或不等间距分布的矩形阵、或不等间距分布的锥削分布阵。实施例阵列单元11为4×4个排列的矩形阵，其矩形阵排列的目的是使俯仰和垂直两个面的波束宽度基本一致。

本实用新型阵列单元11的单元构成为微带天线、或波导形式的天线、或缝隙天线、或喇叭天线、或振子形式的天线。实施例阵列单元11的单元构成为波导形式的天线，其波导形式的天线在高频时具有较高的辐射效率。

本实用新型所述的镜面旋转机构3在天线平台上沿Z轴正方向通过支撑件安装在阵列天线1的上部。镜面旋转机构3带动反射镜面2绕X轴旋转、或绕Y轴旋转、或绕X轴与Y轴旋转。使用时只需将反射镜面2绕X轴旋转、或绕Y轴旋转，即可实现天线的一维扫描，若X轴与Y轴同时旋转一定角度，则可实现二维扫描，达到波束扫描的目的。实施例镜面旋转机构3带动反射镜面2绕X轴旋转，实现天线在YOZ平面内进行一维扫描，旋转机构3的旋转中心与阵列天线1的距离为180mm，镜面旋转机构3的旋转中心与阵列天线1的距离大小根据波束辐射特性确定。旋转机构3自制设计成圆柱形结构的手动或电动的旋转机构。

本实用新型所述的反射镜面2用紧固件安装在镜面旋转机构3的安装面上，使得镜面旋转机构3转动时反射镜面2能够随其旋转。反射镜面2的作用是反射接收或发射波束使其改变传输方向，其转动时实现波束扫描。实施例用沉头螺钉把反射镜面2固定在镜面旋转机构3的安装面上。反射镜面2由导电平面薄板材料制成、或介质材料制成，介质材料表面涂覆有导电层。实施例反射镜面2由3mm厚的铝合金薄板材料制成，加工成平面结构的反射面，因此具有重量轻、结构简单、加工成本低等特点。

本实用新型的简要工作原理：

当天线处在发射状态时，阵列天线1发出天线波束，假设天线波束到达反射镜面2的入射角度为α，反射镜面2反射天线波束的反射角也为α，如图2所示。此时绕X轴旋转镜面旋转机构3，旋转镜面旋转机构3带动反射镜面2绕X轴旋转，如图3所示，旋转的角度若为β，则天线波束到达反射镜面2的入射角度为α+β，反射镜面2反射天线波束的反射角也为α+β，因此天线波束相对反射镜面2未旋转时波束改变的角度为2(α+β)-2α＝2β，即天线波束扫描角度为2β。当天线处在接收状态时接收时，天线波束方向与发射相反，传输路径不变。

本实用新型安装结构如下：本实用新型阵列天线1、反射镜面2、镜面旋转机构3采用紧固件安装在天线平台上成整体结构，可以车载或船载，实现移动通信，组装成波束扫描阵列天线。

Claims

1.一种镜面扫描阵列天线，其特征在于：它包括阵列天线(1)、反射镜面(2)、镜面旋转机构(3)；

所述的阵列天线(1)包括有M×N个阵列单元(11)组合成阵列口面，M或N为大于1的自然数，通过支架用紧固件安装在天线平台上；

所述的镜面旋转机构(3)在天线平台上沿Z轴正方向通过支撑件安装在阵列天线(1)的上部；

所述的反射镜面(2)用紧固件安装在镜面旋转机构(3)的安装面上。

2.根据权利要求1所述的镜面扫描阵列天线，其特征在于：阵列天线(1)的组阵结构为矩形阵、或圆形阵、或锥削分布阵、或不等间距分布的矩形阵、或不等间距分布的锥削分布阵。

3.根据权利要求1或2所述的镜面扫描阵列天线，其特征在于：阵列单元(11)的单元构成为微带天线、或波导形式的天线、或缝隙天线、或喇叭天线、或振子形式的天线。

4.根据权利要求1所述的镜面扫描阵列天线，其特征在于：镜面旋转机构(3)带动反射镜面(2)绕X轴旋转、或绕Y轴旋转、或绕X轴与Y轴旋转。

5.根据权利要求1所述的镜面扫描阵列天线，其特征在于：反射镜面(2)由导电平面薄板材料制成、或介质材料制成，介质材料表面涂覆有导电层。