CN203707316U

CN203707316U - 一种天线系统

Info

Publication number: CN203707316U
Application number: CN201320822240.0U
Authority: CN
Inventors: 杨同昌; 张行行; 陈洲峰
Original assignee: Intelligent Science And Technology Ltd Of Shanghai Jin Zhen
Current assignee: Intelligent Science And Technology Ltd Of Shanghai Jin Zhen
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2023-12-12

Abstract

本实用新型公开了一种天线系统，包括平板天线面、双BUC和双LNB配置单元、GPS和INS惯导系统、极化处理单元、控制单元和电源系统，该双BUC和双LNB配置单元装设在该平板天线面上，该电源系统连接该控制单元，该平板天线面、该双BUC和双LNB配置单元、该GPS和INS惯导系统、该极化处理单元分别与该控制单元连接。本实用新型体积紧凑，降低了制造成本，精度高，可以适应无人艇的应用环境。

Description

一种天线系统

技术领域

本实用新型涉及一种应用于船舶领域的天线系统。

背景技术

无人艇是一个可以在海洋等复杂水域环境中执行各种民用和军用任务的智能化无人平台，主要用于探测和监测使用，可以长时间在恶劣的海洋环境下执行重复性强的工作，因其体积小、隐形性好，近些年得到世界各国的重视与发展。

一般应用于普通环境中的天线体积较为庞大，成本高，不易普及，且精度不是很高，无法适应无人艇的应用环境。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种天线系统，以解决现有技术中的不足。

为了达到上述目的，本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的：

一种天线系统，其中，包括平板天线面、双BUC和双LNB配置单元、GPS和INS惯导系统、极化处理单元、控制单元和电源系统，该双BUC和双LNB配置单元装设在该平板天线面上，该电源系统连接该控制单元，该平板天线面、该双BUC和双LNB配置单元、该GPS和INS惯导系统、该极化处理单元分别与该控制单元连接。

上述天线系统，其中，该平板天线面包括平板天线、功分网络，和差网络，填零天线，保护天线和开关，该平板天线具有辐射面，该辐射面上设有若干辐射缝，该辐射缝分为若干个子阵，由外部发射机输出的高功率信号经过外部馈线系统到达该和差网络，该功分网络上设有激励缝和耦合缝，该和差网络将能量分配给四个象限上的该功分网络，该功分网络再把能量通过该激励缝和该耦合缝传递到每个该辐射缝发射出去，接收时反向进行，以实现收、发通道共用的功能。

上述天线系统，其中，该GPS和INS惯导系统包括GPS接收机、加速度计和陀螺仪。

上述天线系统，其中，还包括姿态采集器，该姿态采集器包括方位和俯仰轴角码盘，倾角传感器和电子罗盘，通过该方位和俯仰轴角码盘控制并读取天线的方位和俯仰角度，该倾角传感器读取倾斜角，该电子罗盘读取当前角度。

与已有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

体积紧凑，降低了制造成本，精度高，可以适应无人艇的应用环境。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型天线系统的结构示意框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参照图1，本实用新型天线系统包括平板天线面、双BUC和双LNB配置单元、GPS和INS惯导系统、极化处理单元、控制单元和电源系统，双BUC和双LNB配置单元装设在平板天线面上，电源系统连接控制单元，平板天线面、双BUC和双LNB配置单元、GPS和INS惯导系统、极化处理单元分别与控制单元连接。

平板裂缝天线是波导宽边开缝的平面阵列天线在工程上的简称，平板天线面包括平板天线、功分网络，和差网络，填零天线，保护天线和开关，平板天线具有辐射面，辐射面上设有若干辐射缝，辐射缝分为若干个子阵，由外部发射机输出的高功率信号经过外部馈线系统到达和差网络，功分网络上设有激励缝和耦合缝，和差网络将能量分配给四个象限上的功分网络，功分网络再把能量通过激励缝和耦合缝传递到每个辐射缝发射出去，接收时反向进行，以实现收、发通道共用的功能。

双BUC和双LNB配置单元设置在平板天线面后面并且紧贴天线后壁，内置有BUC和LNB，对于发射和接收通道提供非常低的射频损耗和高的功率利用率，即具有高EIRP能力。

GPS和INS惯导系统包括GPS接收机、加速度计和陀螺仪。GPS/INS全球定位系统+惯性导航系统，GPS是当前应用最为广泛的卫星导航定位系统，使用方便、成本低廉，其最新的实际定位精度已经达到5米以内。但是GPS系统军事应用还存在易受干扰、动态环境中可靠性差以及数据输出频率低等不足。

INS系统则是利用安装在载体上的惯性测量装置（如加速度计和陀螺仪等）敏感载体的运动，输出载体的姿态和位置信息。INS系统完全自主，保密性强，并且机动灵活，具备多功能参数输出，但是存在误差随时间迅速积累的问题，导航精度随时间而发散，不能单独长时间工作，必须不断加以校准。

将GPS和INS进行组合可以使两种导航系统取长补短，构成一个有机的整体。GPS/INS组合制导的优势主要体现在：GPS/INS组合改善了系统精度；GPS/INS组合加强了系统的抗干扰能力；解决周跳问题；解决GPS动态应用采样频率低的问题。

极化处理单元方面：极化跟踪是自动且形成的开环环路，这是利用平板的瞄准卫星的数据。两路极化的在线测量和内部正交处理是基于接收到的两个信号，从而允许连续和精确的极化跟踪。基于微波波导技术的分耦合器，提供了收发波段的高隔离度，从而满足了双向收发特性。

控制单元用于控制天线方位角、俯仰角的调整，极化切换，处理GPS/INS惯导组合数据，保持天线对准目标卫星。28VDC电源系统，将外部220VAC或续电池电源，转换成28VDC电源供系统使用。

本实用新型天线系统还包括姿态采集器，姿态采集器具体包括方位和俯仰轴角码盘，倾角传感器和电子罗盘，通过方位和俯仰轴角码盘，控制并读取天线的方位和俯仰角度，倾角传感器读取倾斜角，电子罗盘读取当前角度。GPS接收机作为卫星信号传感器，利用载波相位差分技术和快速求解整周模糊度技术，精确计算出运动载体的位置变化，INS系统则利用安装在载体上的惯性测量装置敏感载体的运动，输出载体的姿态和位置信息。当GPS信号受到干扰后，通过惯性单元的保持，在一段时间内系统，仍可输出高精度的数据。

在接收通道，通过室内单元的L波段接收机被处理为两个正交极化的L波段信号，与此同时，在发射通道，系统把L波段信号变为Ku波段（14.00～14.50GHz）然后发到卫星转发器。

本天线系统支持自动的极化跟踪与匹配，无论是线极化以及出现园极化的情况，本天线双路输出单元是象两种极化矢量分量都进行及时处理。（线极化为水平和垂直，或左旋和右旋圆极化）。极化跟踪是自动且形成的开环环路，这是利用平板的瞄准卫星的数据，两路极化的在线测量和内部正交处理是基于接收到的两个信号，从而允许连续和精确的极化跟踪。

另外，基于微波波导技术的分耦合器提供了收发波段的高隔离度，从而满足了双向收发特性。天线的瞄准与跟踪是基于天线的机械驱动装置，而且使用了平台的瞄准卫星的数据（即横滚，滚动，及前向矢量）一起利用GPS进行绝对的导航协调，对于天线的方位和俯仰，使用与卫星协调，不断更新驱动规则。

技术参数指标：等效天线口径（m）：0.5，工作频率：发射（GHz）14.00-14.50，接收（GHz）12.25-12.75，极化方式：线性极化(水平与垂直)或左旋和右旋圆极化，增益：发射（dB）35.5/35，接收（dB）32.5，最大EIRP（dBW）：48（16W BUC），驻波比（VSWR）：发射≤1.25，接收≤1.25，交叉极化隔离度（1dB波束宽度）：≥30dB，端口隔离度（收、发）≥85dB，半功率角：发射1.2°×7.2°，接收1.6°×9°，旁瓣特性≤-16dB，功率容量100W，BUC输出功率16W（1dB压缩点），LNB，增益及噪声温度：增益:60dB噪声系数:0.8。天线转动范围：方位连续360°，俯仰0-90°，极化：极化矢量分量处理，极化角调节：自动/手动，最大角速度（°/s）：方位80°/s，俯仰80°/s，最大角加速度（°/s²）：方位40°/s²，俯仰40°/s²，初始捕获卫星时间：3s，丢失再捕获时间：GPS/INS惯导，最快车速（km/h）：150，天线活动区域直径（mm）：860，天线安装底座直径（mm）：965，天线直径（mm）：800×300，重量（kg）：27.2，供电电压：+28VDC±10%，功耗（峰值）：220W，工作温度范围：-30°～+70°C，湿度(%)：100%，工作允许最大风速（m/s）：26.5，工作高度（最大）：5000m，天线控制单元(IDU)尺寸（mm）：电脑控制带SNMP接口，与Modem接口：SMA型接头，L-Band。

与现有技术相比，本实用新型的优势体现在：

⑴高性能：可达1-5Mbps的发射速率，10-25Mbps的接收速率；

⑵天线罩采用特殊材料制作，射频损害低，重量轻，坚固耐用，美观大方；

⑶超小型：易安装，小型化的射频单元内置设计，天线直径小，轮廓小，便于安装在任何种类的交通工具上；

⑷独特的发送和接收能力：有效的转发器应用获得了较低的服务成本；

⑸特殊的宽带原件和双工器设计达到最佳的频率隔离是该天线的独到之处；

⑹高品质：低维护成本，电子元件全内置设计，不需占用移动载体的内部空间。允许运营业务的移动载体不仅能快速地安装系统，并且能快速简单地替换原来的系统；

⑺开机后自动对星，开机后，系统将按上次关机时对星参数,进行自动对星，无需任何操作。

以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例，其只是作为范例。对于本领域技术人员而言，任何等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作出的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。

Claims

1.一种天线系统，其特征在于，包括平板天线面、双BUC和双LNB配置单元、GPS和INS惯导系统、极化处理单元、控制单元和电源系统，该双BUC和双LNB配置单元装设在该平板天线面上，该电源系统连接该控制单元，该平板天线面、该双BUC和双LNB配置单元、该GPS和INS惯导系统、该极化处理单元分别与该控制单元连接。

2.根据权利要求1所述天线系统，其特征在于，该平板天线面包括平板天线、功分网络，和差网络，填零天线，保护天线和开关，该平板天线具有辐射面，该辐射面上设有若干辐射缝，该辐射缝分为若干个子阵，由外部发射机输出的高功率信号经过外部馈线系统到达该和差网络，该功分网络上设有激励缝和耦合缝，该和差网络将能量分配给四个象限上的该功分网络，该功分网络再把能量通过该激励缝和该耦合缝传递到每个该辐射缝发射出去，接收时反向进行，以实现收、发通道共用的功能。

3.根据权利要求1所述天线系统，其特征在于，该GPS和INS惯导系统包括GPS接收机、加速度计和陀螺仪。

4.根据权利要求1所述天线系统，其特征在于，还包括姿态采集器，该姿态采集器包括方位和俯仰轴角码盘，倾角传感器和电子罗盘，通过该方位和俯仰轴角码盘控制并读取天线的方位和俯仰角度，该倾角传感器读取倾斜角，该电子罗盘读取当前角度。