CN218783226U

CN218783226U - 用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置

Info

Publication number: CN218783226U
Application number: CN202223495134.4U
Authority: CN
Inventors: 司礼; 张国安; 董红
Original assignee: Suzhou Dashun Weier Technology Co ltd
Current assignee: Suzhou Dashun Weier Technology Co ltd
Priority date: 2022-12-27
Filing date: 2022-12-27
Publication date: 2023-03-31
Anticipated expiration: 2032-12-27

Abstract

本公开提供了一种用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置，包括：天线方位控制模块；天线俯仰控制模块；天线极化模块，用于接收目标卫星发射的信号及向目标卫星发射信号；天线极化模块包括Ka锅面、Ka馈源、极化器、收发信号一体机及天线主板，Ka锅面对目标卫星发射的信号进行聚集并依次通过Ka馈源、极化器及收发信号一体机将信号发送给天线主板；天线主板生成向目标卫星发射的信号，并依次通过收发信号一体机、极化器、Ka馈源及Ka锅面实现信号辐射；天线方位控制模块基于天线主板生成的驱动信号对Ka频段天线装置的方位角进行控制，天线俯仰控制模块基于天线主板生成的驱动信号对Ka频段天线装置的俯仰角进行控制。

Description

用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置

技术领域

本公开涉及卫星天线技术领域，本公开尤其涉及一种用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置。

背景技术

Ka频段同步轨道卫星通信系统的逐步建立与普及，目的是为获得更多的通信资源，达到较低的卫星通信资费。

Ka频段低轨互联网卫星通信作为下一代卫星通信的发展方向之一，具有通信频段高、频率资源丰富、天线终端小、波束窄、抗干扰能力强的特点。

在过去的几十年中，其基础技术研究得到了蓬勃发展，并逐步进入应用阶段。

实用新型内容

本公开提供了一种新的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置。

本公开的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置，包括：

天线方位控制模块，所述天线方位控制模块对所述Ka频段天线装置的方位角进行控制；

天线俯仰控制模块，所述天线俯仰控制模块对所述Ka频段天线装置的俯仰角进行控制；

天线极化模块，所述天线极化模块用于接收目标卫星发射的信号及向目标卫星发射信号；

其中，所述天线极化模块包括Ka锅面、Ka馈源、极化器、收发信号一体机及天线主板，所述Ka锅面对目标卫星发射的信号进行聚集并依次通过所述Ka馈源、极化器及所述收发信号一体机将信号发送给所述天线主板；所述天线主板生成向目标卫星发射的信号，并依次通过所述收发信号一体机、极化器、Ka馈源及Ka锅面实现信号辐射；

其中，所述天线方位控制模块基于所述天线主板生成的驱动信号对所述Ka频段天线装置的方位角进行控制，所述天线俯仰控制模块基于所述天线主板生成的驱动信号对所述Ka频段天线装置的俯仰角进行控制。

根据本公开的至少一个实施方式的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置，所述天线主板包括定位模块，所述定位模块用于获取Ka频段天线装置的当前位置信息。

根据本公开的至少一个实施方式的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置，所述天线主板包括驱动单元，所述驱动单元用于生成所述驱动信号。

根据本公开的至少一个实施方式的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置，所述天线方位控制模块包括方位电机、方位皮带、方位齿轮、方位编码器、方位轴承及方位轴；

所述方位轴经由所述方位轴承可转动地安装在所述Ka频段天线装置的底盘上；

所述方位电机基于所述天线主板生成的驱动信号输出转动动作，所述方位电机输出的转动动作经由所述方位皮带传递给所述方位轴以带动所述Ka锅面进行方位旋转；

所述方位齿轮与所述方位轴同步地旋转，以使得所述方位编码器基于所述方位齿轮的旋转测量所述Ka频段天线装置的方位角。

根据本公开的至少一个实施方式的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置，所述天线俯仰控制模块包括俯仰带轮、俯仰皮带、俯仰电机、俯仰齿轮、俯仰编码器；

所述俯仰带轮与所述Ka锅面固定连接，以与所述Ka锅面同步地俯仰转动；

所述俯仰电机基于所述天线主板生成的驱动信号输出转动动作，所述俯仰电机输出的转动动作经由所述俯仰皮带传递给所述俯仰带轮以驱动所述Ka锅面俯仰转动；

所述俯仰齿轮与所述俯仰带轮同步地转动，以使得所述俯仰编码器基于所述俯仰齿轮的转动测量所述Ka频段天线装置的俯仰角。

根据本公开的至少一个实施方式的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置，所述天线俯仰控制模块还包括涨紧轮，所述涨紧轮用于对所述俯仰皮带进行涨紧。

根据本公开的至少一个实施方式的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置，所述天线俯仰控制模块还包括固定于所述俯仰带轮上的倾角仪，以对所述Ka频段天线装置的下倾角进行测量。

根据本公开的至少一个实施方式的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置，所述天线方位控制模块还包括基准位感应开关及基准位感应片；

所述基准位感应片用于获取所述Ka频段天线装置的基准方位，所述基准位感应开关用于启动或关闭所述基准位感应片。

根据本公开的至少一个实施方式的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置，所述基准位感应片包括霍尔传感器。

根据本公开的至少一个实施方式的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置，所述定位模块包括GPS模块。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是本公开的一个实施方式的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置的又一个视角的整体结构示意图。

图2是本公开的一个实施方式的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置的又一个视角的整体结构示意图。

图3是本公开的一个实施方式的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置的又一个视角的整体结构示意图。

图4是本公开的一个实施方式的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置的又一个视角的整体结构示意图。

图5是本公开的一个实施方式的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置的又一个视角的整体结构示意图。

图6是本公开的一个实施方式的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置的又一个视角的整体结构示意图。

图7是图2示出的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置的A-A剖面示意图。

附图标记说明

100 天线装置

101 Ka锅面

102 Ka馈源

103 俯仰齿轮

104 俯仰带轮

105 倾角仪

106 收发信号一体机

107 天线主板

108 方位编码器

109 涨紧轮

110 俯仰编码器

111 俯仰电机

112 方位电机

113 方位皮带

114 俯仰皮带

115 方位轴

116 方位轴承

117 基准位感应片

118 方位齿轮

120 基准位感应开关

121 极化轴

122 极化轴承

123 极化器

124 底盘。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。

除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。

在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。

当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。

为了描述性目的，本公开可使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“在……下”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”、“较高的”和“侧(例如，在“侧壁”中)”等的空间相对术语，从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图包含设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它部件或特征“下方”或“之下”的部件将随后被定位为“在”所述其它部件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包含“上方”和“下方”两种方位。此外，设备可被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位处)，如此，相应地解释这里使用的空间相对描述语。

这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。

下文参考图1至图7对本公开的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置进行详细说明。

本公开的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置100包括天线方位控制模块、天线俯仰控制模块和天线极化模块。

参考图1至图7，在本公开的一些实施方式中，本公开的天线方位控制模块包括方位电机112、方位轴115、方位皮带113、方位编码器108、方位齿轮118、方位轴承116、基准位感应开关120、基准位感应片117等。

参考图1至图7，在本公开的一些实施方式中，本公开的天线俯仰控制模块包括俯仰带轮104、俯仰皮带114、俯仰电机111、涨紧轮109、倾角仪105、俯仰齿轮103、俯仰编码器110等。

参考图1至图7，在本公开的一些实施方式中，本公开的天线极化模块包括Ka锅面101、Ka馈源102、极化轴121、极化轴承122、收发信号一体机106、极化器123、天线主板107等。

下文结合图1至图7对本公开的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置100的工作原理进行详细说明。

参考图1、图3和图7，本公开的天线极化模块负责卫星信号的接收和发射，Ka馈源102的接收信号由天线极化模块的LNB(低噪声下变频器)进行信号放大和下变频，并通过极化器123和收发信号一体机106将部分接收信号发给天线主板107以进行天线初始化，其余接收信号则通过方位轴115输出至终端设备(例如计算机等)。同理，发射信号通过天线主板107、收发信号一体机106、极化器123、Ka馈源102、Ka锅面101实现信号辐射。

本公开的天线方位控制模块的方位电机112的控制和天线俯仰控制模块的俯仰电机111的控制可以基于GPS测得的当地位置信息(即经、纬度信息)、利用电子罗盘测得的底盘124的姿态角度(如航向角，纵滚角等)进行控制。

天线主板107可以根据目标卫星的地理位置，通过计算获得本公开的Ka频段天线装置100对准卫星时载体(船舶等)所在的方位角、俯仰角的信息，由天线主板107驱动方位电机112和方位皮带113围绕方位轴115和方位轴承116实现方位360°旋转，驱动俯仰电机111和俯仰皮带114围绕俯仰轴实现俯仰0°-90°进行转动(参考图1)，同时天线主板107可以将目标角度与方位编码器108和俯仰编码器110测量的角度进行比较，得到目标角度差值，基于该差值可以生成PWM控制信号到天线主板107的驱动单元，驱动单元驱动方位电机112和俯仰电机111转动，带动Ka频段天线装置100向差值变小的方向转动，直到目标角度与测量角度差值为零，实现Ka频段天线装置100对卫星的跟踪。

基于上文描述，本公开可以提供以下技术方案的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置100。

用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置100，包括：天线方位控制模块，天线方位控制模块对Ka频段天线装置100的方位角进行控制；天线俯仰控制模块，天线俯仰控制模块对Ka频段天线装置100的俯仰角进行控制；以及天线极化模块，天线极化模块用于接收目标卫星发射的信号及向目标卫星发射信号。

其中，天线极化模块包括Ka锅面101、Ka馈源102、极化器123、收发信号一体机106及天线主板107，Ka锅面101对目标卫星发射的信号进行聚集并依次通过Ka馈源102、极化器123及收发信号一体机106将信号发送给天线主板107；天线主板107生成向目标卫星发射的信号，并依次通过收发信号一体机106、极化器123、Ka馈源102及Ka锅面101实现信号辐射。

其中，天线方位控制模块基于天线主板107生成的驱动信号对Ka频段天线装置100的方位角进行控制，天线俯仰控制模块基于天线主板107生成的驱动信号对Ka频段天线装置100的俯仰角进行控制。

其中，本公开的收发信号一体机可以采用现有的卫星通信收发一体机，本公开对此不做特别限定。本公开的天线主板107可以是具有单片机的集成电路主板。本公开的极化器也可以采用现有的极化器，本公开对此不做特别限定。

本公开的Ka频段天线装置100的天线主板107能够基于GPS测得的当前位置信息(经纬度信息)计算得到本公开的Ka频段天线装置100对准目标卫星时载体所在的方位角(即目标角度)和俯仰角(即目标角度)。

基于目标俯仰角和目标方位角，天线主板107分别生成控制信号对Ka频段天线装置100的方位角和俯仰角进行控制，从而实现对目标卫星的跟踪。

在本公开的一些实施方式中，本公开的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置100的天线主板107包括定位模块，定位模块用于获取Ka频段天线装置100的当前位置信息。

其中，定位模块包括GPS模块。

在本公开的一些实施方式中，本公开的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置100的天线主板107包括驱动单元，驱动单元用于生成驱动信号。驱动单元可以是驱动电路模块的形式。

在本公开的一些实施方式中，本公开的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置100的天线方位控制模块包括方位电机112、方位皮带113、方位齿轮118、方位编码器108、方位轴承116及方位轴115。

其中，方位轴115经由方位轴承116可转动地安装在Ka频段天线装置100的底盘124上。

方位电机112基于天线主板107生成的驱动信号输出转动动作，方位电机112输出的转动动作经由方位皮带113传递给方位轴115以带动Ka锅面101进行方位旋转。

方位齿轮118与方位轴115同步地旋转，以使得方位编码器108基于方位齿轮118的旋转测量Ka频段天线装置100的方位角。

在本公开的一些实施方式中，本公开的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置100的天线俯仰控制模块包括俯仰带轮104、俯仰皮带114、俯仰电机111、俯仰齿轮103、俯仰编码器110。

其中，俯仰带轮104与Ka锅面101固定连接，以与Ka锅面101同步地俯仰转动。

俯仰电机111基于天线主板107生成的驱动信号输出转动动作，俯仰电机111输出的转动动作经由俯仰皮带114传递给俯仰带轮104以驱动Ka锅面101俯仰转动。

俯仰齿轮103与俯仰带轮104同步地转动，以使得俯仰编码器110基于俯仰齿轮103的转动测量Ka频段天线装置100的俯仰角。

在本公开的一些实施方式中，本公开的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置100的天线俯仰控制模块还包括涨紧轮109，涨紧轮109用于对俯仰皮带114进行涨紧。

在本公开的一些实施方式中，本公开的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置100的天线俯仰控制模块还包括固定于俯仰带轮104上的倾角仪105，以对Ka频段天线装置100的下倾角进行测量。

在本公开的一些实施方式中，本公开的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置100的天线方位控制模块还包括基准位感应开关120及基准位感应片117；基准位感应片117用于获取Ka频段天线装置100的基准方位，基准位感应开关120用于启动或关闭基准位感应片117。

其中，基准位感应片117包括霍尔传感器。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims

1.一种用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置，其特征在于，包括：

天线俯仰控制模块，所述天线俯仰控制模块对所述Ka频段天线装置的俯仰角进行控制；以及

2.根据权利要求1所述的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置，其特征在于，所述天线主板包括定位模块，所述定位模块用于获取Ka频段天线装置的当前位置信息。

3.根据权利要求2所述的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置，其特征在于，所述天线主板包括驱动单元，所述驱动单元用于生成所述驱动信号。

4.根据权利要求3所述的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置，其特征在于，所述天线方位控制模块包括方位电机、方位皮带、方位齿轮、方位编码器、方位轴承及方位轴；

5.根据权利要求3所述的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置，其特征在于，所述天线俯仰控制模块包括俯仰带轮、俯仰皮带、俯仰电机、俯仰齿轮、俯仰编码器；

6.根据权利要求5所述的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置，其特征在于，所述天线俯仰控制模块还包括涨紧轮，所述涨紧轮用于对所述俯仰皮带进行涨紧。

7.根据权利要求5所述的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置，其特征在于，所述天线俯仰控制模块还包括固定于所述俯仰带轮上的倾角仪，以对所述Ka频段天线装置的下倾角进行测量。

8.根据权利要求4所述的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置，其特征在于，所述天线方位控制模块还包括基准位感应开关及基准位感应片；

9.根据权利要求8所述的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置，其特征在于，所述基准位感应片包括霍尔传感器。

10.根据权利要求2所述的用于低轨卫星通信的Ka频段天线装置，其特征在于，所述定位模块包括GPS模块。