[发明专利]一种高精度低噪声Ku频段有源极化跟踪器

说明书

技术领域

本发明涉及一种高精度低噪声Ku频段有源极化跟踪器，属于移动卫星通信领域。

背景技术

在2003年伊拉克战争期间，美军指挥官发现当时的通信系统无法在运动中满足指挥的需求，部队不得不停下来竖起天线进行联络。这样不仅浪费时间，还使战场态势感知出现问题，而且很容易遭到敌人攻击。美军的这一经历，促进了“动中通”技术的发展。数字化网络在地面作战中应用日益普遍以及指挥控制节奏越来越快也推进了“动中通”技术的发展。

目前“动中通”技术已成为美军发展的热点卫星通信技术。多种型号、多种功能的“动中通”卫星终端系统已经大量装备美军部队。其中最典型的是已经装备海陆空三军的具有保密、移动、抗干扰和高可靠性等优点的多通道战术终端(SMART-T)。此外还有“车载战斗动中指挥”系统(MBTOCM)，其工作频率可覆盖Ku、Ka、X波段，已经向美陆军提供非装甲“悍马”车载终端系统；Ku波段卫星通信系统可同时工作在Ku、Ka、X波段，已应用于美陆军“黑鹰”机载指挥控制系统；X波段动中通卫星终端已向欧洲客户交付多部。同时还有其他多种“动中通”卫星终端系统向美军提供各种服务。在已经投入使用的多种“动中通”卫星终端系统的基础上，美军非常重视发展能满足“动中通”要求的军事通信卫星系统，并希望能将“动中通”的通信能力扩展到极高频，并在最新的卫星系统中实现无缝链接。同时要求数据传输率超过300Mb/s，为作战人员提供安全、可靠、超视距通信能力等多种功能要求。

近年来，随着“动中通”在应急、救灾、媒体传播等领域发挥着越来越重要的作用，“动中通”也成为我国卫星通信的重要应用之一。“动中通”移动卫星通信终端也大量应用于新闻采集、公安执勤、抢险救灾、打击恐怖主义、海上缉私等领域。例如2013年四川雅安地震过后，芦山震区通信全部中断，当时武警与消防车载“动中通”系统向全国传出了震区的损毁情况，为以后救灾工作的开展发挥了巨大的作用。但是我国“动中通”卫星通信在军事、民用上的应用与美国还有很大的距离。因此，迫切需要国内开发“动中通”卫星通信系统在车载、机载、舰载等领域的应用。

本发明正是在这样的背景下，为机载“动中通”卫星通信终端而研发的高精度、超低噪声的Ku频段有源极化跟踪器。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种高精度低噪声Ku频段有源极化跟踪器，实现在移动状态下对天线的极化跟踪功能，目的在于调整和消除“动中通”接收天线的交叉极化干扰。

本发明的技术解决方案是：

一种高精度低噪声Ku频段有源极化跟踪器，包括：低噪声放大电路、极化控制电路、供电电路和移相器控制电路；低噪声放大电路包括第一低噪放LNA1和第二低噪放LNA2，实现接收信号的放大功能。

极化控制电路包括第一数字移相器D1、第二数字移相器D2、第三数字移相器D3、第四数字移相器D4、第一带通滤波器、第二带通滤波器、第一3dB电桥和第二3dB电桥；

供电电路给低噪声放大电路和极化控制电路供电，外部输入的垂直信号经过低噪声放大电路放大之后，送入第二数字移相器D2中，外部输入的水平信号经过低噪声放大电路放大之后，送入第一数字移相器D1中，第一数字移相器D1和第二数字移相器D2在移相器控制电路输出的控制信号控制下，对输入到自身的信号进行移相处理，之后送入第一3dB电桥进行耦合处理，之后将生成的两路信号分别送入第三数字移相器D3和第四数字移相器D4中，第三数字移相器D3和第四数字移相器D4在移相器控制电路输出的控制信号控制下，对信号进行移相处理并送入第二3dB电桥，从而实现调整第二3dB电桥两个输入支路信号的相位，进而控制第二3dB电桥的两路输出信号幅度，第二3dB电桥的两路输出信号分别经过第一带通滤波器和第二带通滤波器滤波之后输出。

第一数字移相器D1的输出信号和第二数字移相器D2的输出信号相位相同，消除水平极化信号分量和垂直极化信号分量的相位差。

第四数字移相器D4的输出信号和第三数字移相器D3的输出信号相位差等于接收极化信号极化角变化量的2倍，实现对接收极化信号的实时跟踪。

第一低噪放和第二低噪放都由三级低噪声放大器级联组成，两路低噪放的增益、相位和噪声特性完全一致。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)对具有任意相位差的水平极化信号分量和垂直极化信号分量，本发明能够实现校准信号相位和消除极化干扰。

(2)对天线接收到的任意线极化方向的信号，本发明能够改变信号的线极化方向。