CN212163328U - 一种用于卫星通信的Ku频段相控阵天线收发组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于卫星通信的Ku频段相控阵天线收发组件，属于相控阵天线技术领域。其包括二功分器、90°电桥，二功分器的信号输入端口接通接通信号输入通道，二功分器的两个信号输出端口分别与90°电桥的两个信号输入端口通信互连；90°电桥的两个信号输出端口分别接通有水平极化收发通道和垂直极化收发通道，水平极化收发通道具有水平信号极化收发端口，垂直极化收发通道具有垂直信号极化收发端口。本实用新型具备收发双工、通道幅相独立可调、发射功率无损合成、通道信号耦合校准等功能，辅助天线系统实现波束快速扫描、收发双工、极化可调和在线校准功能，通信效果良好。

Description

一种用于卫星通信的Ku频段相控阵天线收发组件

技术领域

本实用新型属于卫星通信领域的相控阵天线技术领域，具体为一种用于卫星通信的Ku频段相控阵天线收发组件。

背景技术

在国内卫星通信领域，存在几个主要应用频段：S天通频段、Ku频段、Ka频段等，其中Ku频段是目前实现星地高速数据传输的卫星通信主用频段。卫星通信具有几个特点：工作模式为收发频分全双工工作方式，连续波体制；卫星信号弱，要求星地传输速率高；卫星资源较多，大覆盖范围通信需求。具体到Ku频段，除了上述特点外，由于是线极化通信，需要地面终端具有极化调整与跟踪能力。

收发组件是相控阵天线的重要组成部分，用来实现信号的放大、滤波和幅相调整等功能，Ku频段卫星通信的相控阵天线收发组件具有如下技术问题：

1.收发隔离方面，由于收发同时工作，对双工器隔离度要求较高，所以收发电路中需级联多级滤波器，防止形成收发之间干扰。

2.接收通道和发射通道均为双路，以便进行极化调整，每路需要具备独立的衰减、移相、放大、控制和供电电路，电路集成度高，实现复杂；

3.结构方面，由于收发各自独立工作，分别进行信号合成与功分，需要进行分腔设计，布局复杂；

4.卫星通信对信号线性度要求较高，增益较高，只能多级电路级联实现，引起了通道间增益平坦度、增益一致性等指标实现难度较大。组件在线性区工作，效率较低，增大了系统散热的难度。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种用于卫星通信的Ku频段相控阵天线收发组件，其具备收发双工、通道幅相可调、功率无损合成、通道信号耦合校准的功能，辅助相控阵天线系统实现波束快速扫描、极化可调和在线校准的能力，具有很高的工程应用前景。

本实用新型技术解决方案为：

包括二功器和90°电桥；所述二功分器的信号输入端口接通信号输入通道，二功分器的两个信号输出端口分别与90°电桥的两个信号输入端口通信相连；90°电桥的两个信号输出端口分别接通水平极化收发通道和垂直极化收发通道，水平极化收发通道具有水平信号极化收发端口，垂直极化收发通道具有垂直信号极化收发端口；所述水平极化收发通道和垂直极化收发通道均接通至二合一合路器的信号输星通信的Ku频段相控阵天线收发组件，包括二功分入端口实现信号合成，二合一合路器信号输出端口与信号输出通道相接。

进一步的，所述二功分器的每个信号输出端口通过对应的发射通道与90°电桥的信号输入端口通信互连，发射通道对发射信号依次进行放大、移相、衰减、滤波输出至90°电桥。

进一步的，信号输入通道和信号输出通道的结构相同、信号输入方向相反，且信号输入通道和信号输出通道均设有放大滤波模块。

进一步的，所述的水平极化收发通道和垂直极化收发通道对接收信号依次进行移相、衰减、滤波输出至二合一合路器。

进一步的，所述水平极化收发通道和垂直极化收发通道均包括接收通道；水平极化收发通道还包含水平双工器，水平双工器与水平极化单元连接，垂直极化收发通道还包含垂直双工器，垂直双工器与垂直极化单元连接。

进一步的，所述的水平极化收发通道和垂直极化收发通道均包括级联的耦合器、低噪放、移相器、衰减器、滤波器。

进一步的，所述发射通道包括级联的滤波器、衰减器、移相器、功放、耦合器和隔离器。

进一步的，发射通道与发射通道中用于闭环调控的发射校准微带线耦合，发射校准微带线获得发射通道内信号并向外输出校准信号。

进一步的，接收通道与接收通道中用于闭环调控的接收校准微带线耦合，接收校准微带线向接收通道内输入校准信号。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1.本实用新型集成双路接收组件、双路发射组件和两组信号耦合通道，其中每路的收/发通道均具备独立的放大、滤波、幅相控制和供电链路，能够使其达到集成度高，体积小巧的特点

2.本实用新型具备收发双工、通道幅相独立可调、发射功率无损合成、通道信号耦合校准等功能，辅助天线系统能够实现波束快速扫描、收发双工、极化可调和在线校准功能，同时收发组件外部通过侧面开槽与系统均热板紧密贴合，实现良好散热，保证了收发组件乃至整个相控阵天线正常工作。

3.本实用新型对于输入和输出均加入校准信号的输入，可以时时监控输入信号和输出信号的信号量，对于系统的安全性具有进一步的提升。

4.本实用新型特别适合作为卫星通信Ku频段相控阵天线的有源组成部分，辅助天线系统实现波束快速扫描、收发双工、极化可调和在线校准功能，因此能够满足车载、机载等大机动平台对卫星通信快速、高精度波束跟踪与极化跟踪的需求。

附图说明

图1是本实用新型的原理示意图。

附图标记说明：信号输入通道1、二功分器2、水平极化收发通道3、和垂直极化收发通道4、水平双工器5、90°电桥6、发射通道7、二合一合路器8、发射校准微带线9、接收校准微带线10、发射通道11、垂直双工器12。

具体实施方式

以下结合附图1对本实用新型做进一步说明。

本实用新型提供了一种用于卫星通信的Ku频段相控阵天线收发组件，发射通道7的结构为：所述的二功分器2的信号输入端口接通接通信号输入通道1，二功分器2的两个信号输出端口分别一一对应的与90°电桥6的两个信号输入端口通信互连，所述的二功分器2的两个信号输出端口分别通过发射通道7与90°电桥6的两个信号输入端口一一对应通信互连，发射通道7对发射信号依次进行放大、移相、衰减、滤波输出至90°电桥6，所述的发射通道7包括级联的滤波器、衰减器、移相器、功放、耦合器和隔离器。

水平极化收发通道3和垂直极化收发通道4结构为：位于90°电桥6的两个信号输出端口分别接通有水平极化收发通道3和垂直极化收发通道4，水平极化收发通道3具有水平信号极化收发端口，垂直极化收发通道4具有垂直信号极化收发端口；

水平极化收发通道3包含水平双工器5，水平双工器5与水平极化单元通信互联，垂直极化收发通道4包含垂直双工器12，垂直双工器12与垂直极化单元通信互联。

接收通道结构为：

所述的水平极化收发通道3和垂直极化收发通道4都接通至二合一合路器8的信号输入端口实现信号合成，二合一合路器8信号输出端口接信号输出通道。

所述的水平极化收发通道3和垂直极化收发通道4位于双工器的下游都包括级联的耦合器、低噪放、移相器、衰减器、滤波器，所述的水平极化收发通道3和垂直极化收发通道4对接收信号依次进行移相、衰减、滤波输出至二合一合路器8。

信号输入输出结构为：信号输入通道1和信号输出通道结构相同、信号输入方向相反，信号输入通道1和信号输出通道都具有放大滤波模块对信号放大滤波。

闭环校准结构为：位于发射通道7中耦合有用于实现闭环调控的发射校准微带线，发射校准微带线为两根都连接到单刀双掷开关上，单刀双掷开关额外引出一根发射校准微带线作为发射校准微带线引出，发射校准微带线获得发射通道7内信号并向外校准信号。位于接收通道中耦合有用于实现闭环调控的接收校准微带线，

接收校准微带线为两根都连接到单刀双掷开关上，单刀双掷开关额外引出一根接收校准微带线作为发射校准微带线引出，接收校准微带线向接收通道内输入校准信号，采用微带传输线和单刀双掷开关的组合，与接收链路和发射链路配合形成闭环链路，实现信号的耦合，最终通过后端网络进入数字处理模块进行校准。

收发隔离方面，为防止收发之间形成干扰，发射通道7和接收通道之间需要进行分腔设计，腔体壁要具有一定的厚度，采用螺钉与盖板紧固隔离。同时在天线端口级联高Q值的腔体双工器，保证收发端口隔离。此外在发射通道7和接收通道上的增益链内还要级联薄膜微带滤波器，进行逐级滤波，保证通道内收发信号隔离。

X极化和Y极化信号经两个双工器分别传输到两路接收通道，经接收通道与二合一合路器8连接实现信号合成，经微带线连接到放大器放大输出。两路接收通道制作在两个独立的腔体内，两路信号通过功分器合成后，经射频绝缘子传输到组件底部的接收输出端。

Claims (9)

1.一种用于卫星通信的Ku频段相控阵天线收发组件，其特征在于，包括二功分器(2)和90°电桥(6)；所述二功分器(2)的信号输入端口接通信号输入通道(1)，二功分器(2)的两个信号输出端口分别与90°电桥(6)的两个信号输入端口通信相连；90°电桥(6)的两个信号输出端口分别接通水平极化收发通道(3)和垂直极化收发通道(4)，水平极化收发通道(3)具有水平信号极化收发端口，垂直极化收发通道(4)具有垂直信号极化收发端口；所述水平极化收发通道(3)和垂直极化收发通道(4)均接通至二合一合路器(8)的信号输入端口实现信号合成，二合一合路器(8)信号输出端口与信号输出通道相接。

2.根据权利要求1所述的一种用于卫星通信的Ku频段相控阵天线收发组件，其特征在于，所述二功分器(2)的每个信号输出端口通过对应的发射通道(7)与90°电桥(6)的信号输入端口通信互连，发射通道对发射信号依次进行放大、移相、衰减、滤波输出至90°电桥(6)。

3.根据权利要求1所述的一种用于卫星通信的Ku频段相控阵天线收发组件，其特征在于，信号输入通道(1)和信号输出通道的结构相同、信号输入方向相反，且信号输入通道和信号输出通道均设有放大滤波模块。

4.根据权利要求1所述的一种用于卫星通信的Ku频段相控阵天线收发组件，其特征在于，所述的水平极化收发通道(3)和垂直极化收发通道(4)对接收信号依次进行移相、衰减、滤波输出至二合一合路器(8)。

5.根据权利要求1所述的一种用于卫星通信的Ku频段相控阵天线收发组件，其特征在于，所述水平极化收发通道和垂直极化收发通道均包括接收通道；水平极化收发通道(3)还包含水平双工器(5)，水平双工器与水平极化单元连接，垂直极化收发通道(4)还包含垂直双工器(12)，垂直双工器与垂直极化单元连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于卫星通信的Ku频段相控阵天线收发组件，其特征在于，所述的水平极化收发通道(3)和垂直极化收发通道(4)均包括级联的耦合器、低噪放、移相器、衰减器、滤波器。

7.根据权利要求2所述的一种用于卫星通信的Ku频段相控阵天线收发组件，其特征在于，所述发射通道包括级联的滤波器、衰减器、移相器、功放、耦合器和隔离器。

8.根据权利要求2或7所述的一种用于卫星通信的Ku频段相控阵天线收发组件，其特征在于，发射通道与发射通道中用于闭环调控的发射校准微带线(9)耦合，发射校准微带线获得发射通道内信号并向外输出校准信号。

9.根据权利要求5所述的一种用于卫星通信的Ku频段相控阵天线收发组件，其特征在于，接收通道与接收通道中用于闭环调控的接收校准微带线(10)耦合，接收校准微带线向接收通道内输入校准信号。

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