[实用新型]一种海事卫星电话低仰角天线及具有该天线的海事卫星电话

说明书

技术领域

本实用新型涉及卫星通信技术领域，具体涉及一种海事卫星电话低仰角天线及具有该天线的海事卫星电话。

背景技术

近半个世纪以来, 全球化浪潮极大拓展人类活动空间、活动范围。大跨度、大范围、多时区、多频次的沟通交流成为人类工作、生活的基本特点。在全球化背景下，采用多址传输技术的卫星通信产业得到快速发展。卫星通信，具有覆盖范围广、即时性强、组网灵活、地理条件限制少的特点，其在航空航天、航海、军事、电视广播、金融服务、灾害预警和救援等领域得到广泛应用。

天线是用来实现卫星通信信号发射或接收的装置，是卫星通信的关键部件。天线的信号功率、信号纯净度直接关系到卫星通信质量。天线的方向图、增益系数、天线极化、频带宽度、输入阻抗直接关系到卫星通信质量。

方向图，是指天线向不同方向发射或者接收的电磁波，其功率大小在垂直平面及水平平面上形成的曲线。波束宽度，是指功率点之间的夹角，水平平面的功率点之间的夹角叫水平波束宽度，垂直平面的功率点之间的夹角叫垂直波束宽度,水平波束宽度决定天线发射电磁波水平覆盖的范围，垂直波束宽度决定了天线发射信号传输距离及纵向覆盖;天线主波瓣, 是指方向图中最大辐射方向的辐射波瓣，主波瓣之外的波瓣为副瓣、尾瓣;增益系数,是指在相同功率条件下，天线的电磁波聚束功率和理想天线的电磁波聚束功率的比值，天线方向图中主波束越窄，副波瓣尾波瓣越小，天线增益系数就越高。方向图是设计和评价天线信号接收或者发射能力的主要指标。

驻波比，天线接收卫星通信信号时，会产生部分的反射波，入射波和发射波迭加，产生驻波，反射越大驻波比越高，天线接收的匹配性越差。

低仰角视角,是指天线相对于通信卫星处于低仰角状态。低仰角状态下会引发卫星通信的多路径效应，即由于地面或者海面的反射，反射信号和直射信号一起进入设备天线，引起信号在幅度和相位上的变化，造成天线方向图的零点发生偏移，严重影响信号的接收或者解调，造成信号衰减，当天线仰角低于一个波束宽度时，多路径效应就尤其突出。在高纬度地区，卫星天线经常相对于海事卫星处于低仰角视角。

天线极化，是指天线电场矢量振动的方向。通常天线有线极化、圆极化、椭圆极化几种极化形式。线极化，是指天线极化的方向为对称振子的水平方向或者垂直方向；圆极化，是指天线的两个振子的正交极化波振同相等，相位差90度。圆极化天线可以接收任意极化的来波，其辐射波也可被任意天线接收。

圆极化天线可通过以下两种方案得到。第一种方案，采用全向辐射特性的天线，通过馈入圆极化波来实现天线信号的圆极化，这种方案的天线结构较为复杂、天线加工制作困难，天线成本高；第二种方案，将覆盖一定方位角的多个天线单元，通过一定的方式组合起来实现天线的圆极化。

目前使用的圆极化天线主要有微带圆极化天线和平面等角螺旋天线。微带圆极化天线是一种平面谐振式天线，其Q值高，频带窄；平面等角螺旋天线，其频带窄，工作频率低，在与非平面介质体共形时，会引起天线性能的改变。

频带带宽较窄，信号增益系数较低是制约圆极化天线的主要因素，通常将不大于3dB的带宽定义为天线的圆极化带宽。在高纬度地区的低仰角视角，属于天线3dB波束宽度以外的视角，要实现卫星通信信号接收，卫星天线的上半空间需具有半球型辐射方向图，其信号增益不能低于-5dB。

目前低仰角视角下，通常采用单模/窄波束单臂螺旋无源天线，其最大只有70度波束宽度，需要经常通过调整天线的方向来实现卫星信号的收发需要。其存在操作繁琐，工作状态受人为因素影响较多，工作状态不确定，天线增益下降严重，天线收发信号质量低的技术问题；卫星通信行业还采用最大120度波束宽度的宽波束天线，其通过调整天线贴片来矫正方向图，实现信号的接收，其存在天线增益低，天线收发信号质量的技术问题。

在高纬度地区的低仰角视角条件下，无论选择以上那种天线都存在天线增益过低，接收信号弱、造成接通率低、掉话率高的技术问题。

实用新型内容

为了克服现有技术在低仰角视角条件下，特别是高纬度地区使用卫星电话时，采用最大只有70度波束宽度的单臂螺旋无源天线，或者可调整天线贴片的120度最大波束宽度的宽波束天线的技术方案，其均存在天线驻波比高，接收匹配性差，天线增益过低，接收信号弱、造成接通率低、掉话率高的技术问题。本实用新型提供一种海事卫星电话低仰角天线及具有该天线的海事卫星电话。

为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：