[发明专利]分布式动中通轻质赋形天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种移动卫星通信天线(动中通天线)，它适用于移动载体自动捕获并实时跟踪卫星，提供高速、宽带大容量的语音、数据及高清晰的动态视频图像等多媒体信息的卫星通信系统，特别适用于太阳能无人机的卫星通信系统。

背景技术

动中通是“移动中的卫星地面站通信系统(Satcom-on-the-Move，SOTM)”的简称。动中通卫星移动通信是利用同步轨道卫星或中、低轨道卫星作为中继站，实现地面、空中、海上移动用户之间或移动用户与固定用户之间通信的一种技术，在新闻采集、抗灾救灾、军事通信、反恐和海上缉私等领域发挥着越来越重要的作用。在“动中通”卫星通信系统中，天线是非常关键的部件，它必须是强方向性的和高增益性的、具有较低剖面、设备体积小、易于隐蔽、可实现天线波束对目标方向的自动跟踪、在大扫描角域下仍能保持通信。动中通天线是一种在载体运动过程中仍能够保证与地球同步卫星实现双向通信的移动卫星通信天线，专门为移动载体(特别是火车、汽车、水上运输工具、海上石油平台)在运动过程中完成实时卫星通信而制造的天线。传统的动中通天线主要由伺服系统和天馈系统两部分组成，由于不同的应用场合、不同的载体需要，动中通天线不断地发展出了多种形式，由最初的抛物面形式发展成为机械扫描的平板阵列天线，再朝着相控阵天线的方向发展。

第一代动中通天线以抛物面天线为主，J.W.Eberle在1964年发表的文献“An Adaptively Phased,Four-Element Array of Thirty-Foot Parabolic Reflectors for Passive(Echo)Communication Systems”(IEEE Transactions on Antennas and Propagation)报道了用于地面站卫通通信系统的天线设计方法，该天线系统由4个直径30英尺大的抛物面组成，采用伺服系统完成波束的扫描，实现与卫星的实时通信。这种天线体积大，重量重，适用于地面通信站。D.N.Jones等人在2003年发表的文献“Modified Commercial Off-The-Shelf(COTS)Antenna for SATCOM On-The-Move(SOTM)”(IEEE Military Communications Conference)进一步报道了车载动中通卫星通信反射面天线的设计方法，采用小口径抛物面和外置固态功放和低噪放的设计方法，实现了EIRP值为57.5dBW和G/T值为11.9dB/K的优良性能。为了降低反射面天线的轮廓，传统的反射面天线发展出一类抛物柱面天线，也称为切割抛物面天线。抛物柱面天线是以抛物线沿直线平移而形成的，它在一个平面内具有抛物线截面，还具有平行于反射器轴线的直线横截面，同时需要一个沿焦线延展的馈源。这类天线系统相对要复杂一些，但是在天线高度上比传统的反射面天线要低很多，因而可以广泛地应用于各类中小型应急通信车上。例如，在1995年，美国专利“Satellite-Tracking Millimeter-Wave Reflector Antenna System for Mobile Satellite-Tracking”(No.5398035)详细报道了这类天线的设计方法，该天线直径为8英寸，高度为2.45英寸。随着现代移动通信对通信系统灵活机动要求的提高,传统的抛物反射面天线笨重、体积庞大的劣势日益显现。