CN208570900U - 一种宽频段双极化监测测向天线阵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种宽频段双极化监测测向天线阵，属于无线电测向天线阵技术领域。其包括自下而上顺次设置的中继设备安装舱、3000MHz～18000MHz微波测向天线阵、20MHz～200MHz垂直极化测向天线阵、40MHz～350MHz水平极化测向天线阵、200MHz～800MHz垂直极化测向天线阵、350MHz～1400MHz水平极化测向天线阵、800MHz～3000MHz垂直极化测向天线阵。本实用新型在接收信号幅度和相位一致性方面具有较好效果，接收信号能力较强，可以同时适用于比幅比相、相关干涉仪测向和空间谱估计测向等不同的应用场景，此外还具有较强的灵活性和适应性。

Description

一种宽频段双极化监测测向天线阵

技术领域

本实用新型涉及一种宽频段双极化监测测向天线阵，属于无线电测向天线阵技术领域。

背景技术

作为测向系统的前端基础设备，测向天线阵的组成及适应性是至关重要的。目前，现有技术中的主流测向体制主要有比幅比相、相关干涉仪和空间谱估计等，这几种测向体制各有优缺点。

对于一个天线阵来说，能够同时满足上述几种体制的测向是尤为重要的。此外，测向天线阵在有源无源的选择上按照传统观念对天线阵外形及组成都有重要的决定作用，这就给天线阵的实际应用带来一定的局限性。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种宽频段双极化监测测向天线阵，其结构简单，适应性强。

为了实现上述目的，本实用新型提出这样一种技术方案：

一种宽频段双极化监测测向天线阵，其包括自下而上顺次设置的如下七个部分：

第一部分，中继设备安装舱，

第二部分，3000MHz～18000MHz微波测向天线阵，

第三部分，20MHz～200MHz 垂直极化测向天线阵，

第四部分，40MHz～350MHz 水平极化测向天线阵，

第五部分，200MHz～800MHz 垂直极化测向天线阵，

第六部分，350MHz～1400MHz 水平极化测向天线阵，

第七部分，800MHz～3000MHz 垂直极化测向天线阵；

所述垂直极化测向天线阵由多个沿圆周均匀分布的偶极子天线元构成，偶极子天线元的延伸方向与圆周面垂直；所述水平极化测向天线阵由多个沿圆周均匀分布的环形天线元构成，且环形天线元的所在平面与圆周面平行；第二至第七部分天线阵的中轴线处均具有中心桅杆，七个部分的中轴线均共线；第三至第七部分天线阵的所在圆周彼此平行且圆周半径递减。

进一步地，第三至第七部分天线阵的天线元数量均为八路。

进一步地，还包括位于第四部分和第五部分之间的测向开关阵列，所述测向开关阵列中包括多个多入多出的选择开关，所述选择开关用于选择不同的天线元信号输出。

进一步地，所述3000MHz～18000MHz微波测向天线阵分为上下两层，每层各有8个喇叭天线，每层的喇叭天线均环绕该天线阵的中心桅杆均匀分布，整个微波测向天线阵置于防雨罩内。

进一步地，第三至第七部分天线阵处的中心桅杆上均设有辐向的支撑杆，第三至第七部分天线阵的天线元分别固定于对应的支撑杆上。

进一步地，第七部分天线阵的上方还设有避雷针。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型在接收信号幅度和相位一致性方面具有较好效果，接收信号能力较强，可以同时适用于比幅比相、相关干涉仪测向和空间谱估计测向等不同的应用场景。

2、本实用新型的天线匹配部分可根据用户应用要求，在不改变测向天线阵分层的前提下，选择有源或无源的匹配方式，从而增强了本实用新型的灵活性，具有更强的适应性。

附图说明

图1 为本实用新型实施例中宽频段双极化监测测向天线阵的一种结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

如图1所示，一种宽频段双极化监测测向天线阵，它由七部分组成，自下而上分别是：第一部分中继设备安装舱101、第二部分3000MHz～18000MHz微波测向天线阵201、第三部分20MHz～200MHz垂直极化测向天线阵301、第四部分40MHz～350MHz水平极化测向天线阵401、第五部分200MHz～800MHz垂直极化测向天线阵501、第六部分350MHz～1400MHz水平极化测向天线阵601、第七部分800MHz～3000MHz垂直极化测向天线阵701。

此外，第四部分和第五部分之间还可设置测向开关阵列801，所述测向开关阵列中包括多个多入多出的选择开关，所述选择开关用于选择不同的天线元信号输出。

第二部分微波测向天线阵采用比幅比相测向体制，接口为SMA型插座；第三部分到第七部分组成超短波测向天线阵，第三部分、第五部分、第七部分为超短波垂直极化多阵元测向天线阵，第四部分、第六部分为超短波水平极化多阵元测向天线阵。超短波测向天线阵采用相关干涉仪和空间谱测向体制，接口为N型插座；测向开关阵列可根据使用需求完成层间选择和各层阵元选择，以及各天线阵元后的通路相位自校。所述测向天线阵设计阻抗为50Ω，天线阵顶部配有避雷针。各层天线阵均为八阵元均匀圆阵，可分段选择有源或无源。

进一步地，上述天线阵中，第一部分中继设备安装舱可根据用户使用需求将测向接收机模拟变频部分集成到中继设备安装舱内，减少因射频电缆带入的插入损耗和噪声影响；所述第二部分为微波测向天线阵，工作频率范围为3000MHz～18000MHz，极化方式为垂直极化，采用上下两层，每层8个喇叭天线，以天线阵中心轴为原点，均匀分布在中心桅杆的圆周上，并置于防雨罩内；所述第三部分为八个偶极子天线元组成的垂直极化测向天线阵，工作频率范围为20MHz~ 200MHz，偶极子天线高度及天线振子直径可根据重量要求、抗风要求、有源或无源状态选定；所述第四部分为八个环形天线元组成的水平极化测向天线阵，工作频率范围为40MHz~350MHz，环形天线振子直径可根据重量要求、抗风要求、有源或无源状态选定；所述第五部分为八个偶极子天线元组成的垂直极化测向天线阵，工作频率范围为200MHz~ 800MHz，偶极子天线高度及天线振子直径可根据重量要求、抗风要求、有源或无源状态选定；所述第六部分为八个环形天线元组成的水平极化测向天线阵，工作频率范围为350MHz~1300MHz，环形天线振子直径可根据重量要求、抗风要求、有源或无源状态选定；所述第七部分为八个偶极子天线元组成的垂直极化测向天线阵，工作频率范围为800MHz~3000MHz，偶极子天线高度及天线振子直径可根据重量要求、抗风要求、有源或无源状态选定；测向开关阵列由八个层间选择开关单元和一个自校信号分路单元组成，分上下两层环绕主桅杆均匀分布并外加保护罩。

进一步地，上述天线阵中，所述第二部分3000MHz～18000MHz微波测向天线阵采用上下两层，每层8个喇叭天线，以天线阵中心轴为原点，均匀分布在中心桅杆的圆周上，并置于防雨罩内。微波测向天线阵采用比幅比相测向体制。桅杆安装法兰可以同30MHz～3000MHz超短波双极化测向天线阵直接对接。

进一步地，上述天线阵中，所述第三部分到第七部分30MHz～3000MHz超短波双极化测向天线阵，采用上下五层，每层8个天线阵元，以天线阵中心轴为原点，均匀分布在中心桅杆的圆周上。所述第三部分、第五部分、第七部分为超短波垂直极化多阵元测向天线阵，每一部分由八个偶极子天线元组成，极化方式为垂直极化；第四部分、第六部分为超短波水平极化多阵元测向天线阵。每一部分由八个环形天线元组成，极化方式为水平极化。所述超短波测向天线阵每个天线元是由天线振子、安装腔体、安装支撑杆和通用式平衡不平衡变换器构成，所述天线振子、安装支撑杆和通用式平衡不平衡变换器分别通过所述安装腔体组装在一起。所述超短波测向天线阵采用相关干涉仪和空间谱测向体制。桅杆安装法兰可以同3000MHz～18000MHz微波测向天线阵直接对接。

进一步地，上述天线阵中，测向开关阵列由八个层间选择开关单元和一个自校信号分路单元组成，分上下两层环绕主桅杆均匀分布，并置于保护罩内，避免电缆外露，增强视觉美感。所述测向开关阵列主要功能是根据使用需求完成层间选择和各层阵元选择，以及各天线阵元后的通路相位自校。

仍见图1，宽频段双极化监测测向天线阵，其按工作频率不同划分为多层，天线元数量为8路。以天线阵中心轴为原点，按各层天线不同孔径在相应大小的圆周上均匀布置相应数量的天线元。自下而上分别是第一部分中继设备安装舱101、第二部分3000MHz～18000MHz微波测向天线阵201、第三部分20MHz～200MHz 垂直极化测向天线阵301、第四部分40MHz～350MHz 水平极化测向天线阵401、第五部分200MHz～800MHz 垂直极化测向天线阵501、第六部分350MHz～1400MHz 水平极化测向天线阵601、第七部分800MHz～3000MHz垂直极化测向天线阵701，此外还包括设于第四、第五部分之间的第八部分测向开关阵列801。其中，第三部分到第七部分组成超短波测向天线阵，第三部分、第五部分、第七部分为超短波垂直极化多阵元测向天线阵，第四部分、第六部分为超短波水平极化多阵元测向天线阵。微波测向天线阵采用比幅比相测向体制，接口为SMA型插座；超短波测向天线阵采用相关干涉仪和空间谱测向体制，接口为N型插座。各天线阵元阻抗为50Ω，天线阵中部配有测向开关阵列，顶部配有避雷针。各层天线阵为八阵元均匀圆阵，可分段选择有源或无源。

第一部分中继设备安装舱可根据用户使用需求将测向接收机模拟变频部分集成到中继设备安装舱内，减少因射频电缆带入的插入损耗和噪声影响。

第二部分为微波测向天线阵，工作频率范围为3000MHz～18000MHz，采用上下两层，每层8个喇叭天线，以天线阵中心轴为原点，均匀分布在中心桅杆的圆周上，并置于防雨罩内。

第三部分为八个偶极子天线元组成的垂直极化测向天线阵，工作频率范围为20MHz~ 200MHz，偶极子天线高度及天线振子直径可根据重量要求、抗风要求、有源或无源状态选定。

第四部分为八个环形天线元组成的水平极化测向天线阵，工作频率范围为40MHz~350MHz，环形天线振子直径可根据重量要求、抗风要求、有源或无源状态选定。

第五部分为八个偶极子天线元组成的垂直极化测向天线阵，工作频率范围为200MHz~ 800MHz，偶极子天线高度及天线振子直径可根据重量要求、抗风要求、有源或无源状态选定。

第六部分为八个环形天线元组成的水平极化测向天线阵，工作频率范围为350MHz~1300MHz，环形天线振子直径可根据重量要求、抗风要求、有源或无源状态选定。

第七部分为八个偶极子天线元组成的垂直极化测向天线阵，工作频率范围为800MHz~ 3000MHz，偶极子天线高度及天线振子直径可根据重量要求、抗风要求、有源或无源状态选定。

第八部分为测向开关阵列，由八个层间选择开关单元和一个自校信号分路单元组成，分上下两层环绕主桅杆均匀分布，并置于保护罩内，避免电缆外露，防水防晒抗老化，增强视觉美感。所述测向开关阵列主要功能是根据使用需求完成层间选择和各层阵元选择，以及各天线阵元后的通路相位自校。

各层天线元输出信号幅度和相位的一致性使本实用新型能够应用于比幅比相、相关干涉仪测向体制和空间谱估计测向体制，并根据需要配套相应的射频切换矩阵实现各类信号的测向。

有源无源的选择由应用需求选定，有源天线可适当缩小相应天线阵天线尺寸，无源可扩大相应天线阵尺寸，由匹配板可不改变天线外形实现有源、无源变化。

第三部分301 、第五部分501和第七部分701为超短波垂直极化测向天线阵，每个天线元是由天线振子、安装腔体、安装支撑杆和通用式平衡不平衡变换器构成，天线振子、安装支撑杆和通用式平衡不平衡变换器分别通过安装腔体组装在一起。

第四部分401和第六部分601为超短波水平极化测向天线阵，每个天线元是由天线振子、安装腔体、安装支撑杆和通用式平衡不平衡变换器构成，天线振子、安装支撑杆和通用式平衡不平衡变换器分别通过安装腔体组装在一起。

本天线阵中，各天线阵元的阻抗为50Ω，接口为N 型或SMA型插座。天线阵顶部还可设置避雷针。第一部分中继设备安装舱可根据使用需求将测向接收机模拟变频部分集成到中继设备安装舱内，减少因射频电缆带入的插入损耗和噪声影响。第二部分3000MHz～18000MHz微波测向天线阵采用上下两层，每层8个喇叭天线，以天线阵中心轴为原点，均匀分布在中心桅杆的圆周上，并置于防雨罩内。第三到第七部分为超短波测向天线阵，其中第三、第五、第七层每层天线阵均为偶极子天线元组成的垂直极化测向天线阵，第四、第六层每层天线阵均为环形天线元组成的水平极化测向天线阵，所述各层天线元数量为八路，以天线阵中心轴为原点，按天线不同孔径在相应大小的圆周上分层均匀分布。所述各层天线阵可分段选择有源或无源。

本实用新型在接收信号幅度和相位一致性以及接收信号能力上均能有技术基础保证，可同时应用于比幅比相、相关干涉仪测向和空间谱测向。天线匹配部分可根据用户应用要求在不改变测向天线阵分层基础上灵活选择有源或无源，增强适应性。

虽然本实用新型以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本实用新型。本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型之精神和范围的情况下，可以对本专利做出各种变化或润饰，这些变化同样属于本实用新型之保护范围。

Claims (6)

1.一种宽频段双极化监测测向天线阵，其特征在于，包括自下而上顺次设置的如下七个部分：

第一部分，中继设备安装舱，

第二部分，3000MHz～18000MHz微波测向天线阵，

第三部分，20MHz～200MHz 垂直极化测向天线阵，

第四部分，40MHz～350MHz 水平极化测向天线阵，

第五部分，200MHz～800MHz 垂直极化测向天线阵，

第六部分，350MHz～1400MHz 水平极化测向天线阵，

第七部分，800MHz～3000MHz 垂直极化测向天线阵；

所述垂直极化测向天线阵由多个沿圆周均匀分布的偶极子天线元构成，偶极子天线元的延伸方向与圆周面垂直；所述水平极化测向天线阵由多个沿圆周均匀分布的环形天线元构成，且环形天线元的所在平面与圆周面平行；第二至第七部分天线阵的中轴线处均具有中心桅杆，七个部分的中轴线均共线；第三至第七部分天线阵的所在圆周彼此平行且圆周半径递减。

2.根据权利要求1所述的宽频段双极化监测测向天线阵，其特征在于，第三至第七部分天线阵的天线元数量均为八路。

3.根据权利要求1所述的宽频段双极化监测测向天线阵，其特征在于，还包括位于第四部分和第五部分之间的测向开关阵列，所述测向开关阵列中包括多个多入多出的选择开关，所述选择开关用于选择不同的天线元信号输出。

4.根据权利要求1所述的宽频段双极化监测测向天线阵，其特征在于，所述3000MHz～18000MHz微波测向天线阵分为上下两层，每层各有8个喇叭天线，每层的喇叭天线均环绕该天线阵的中心桅杆均匀分布，整个微波测向天线阵置于防雨罩内。

5.根据权利要求1所述的宽频段双极化监测测向天线阵，其特征在于，第三至第七部分天线阵处的中心桅杆上均设有辐向的支撑杆，第三至第七部分天线阵的天线元分别固定于对应的支撑杆上。

6.根据权利要求1所述的宽频段双极化监测测向天线阵，其特征在于，第七部分天线阵的上方还设有避雷针。