[发明专利]一种小型化双层短波鱼骨天线圆形接收阵列、系统及波束合成操作方法

说明书

本发明公开了一种小型化双层短波鱼骨天线圆形接收阵列、系统及波束合成操作方法，接收阵列由36个小型化双层短波鱼骨天线单元以10度间隔沿圆周分布构成，天线单元的馈电端在靠近接收阵列中心一侧，终端电阻在远离接收阵列中心一侧；接收阵列由内端和外侧各36座塔桅支撑，各塔桅均为相邻两天线单元所共用。本发明所公开的小型化双层短波鱼骨天线圆形接收阵列，解决了Model410系列阵列占地面积大的问题，同时保证接收阵列仍然有高增益、低仰角的远距离接收能力，实现在接收阵列占地面积小的情况下对信号进行有效接收。

技术领域

本发明属于短波接收领域，特别涉及该领域中的一种小型化双层短波鱼骨天线圆形接收阵列、系统及波束合成操作方法。

背景技术

美国TCI公司Model410对数周期天线阵系列代表着短波天线领域的国际先进水平，在美国、日本等国家均有应用。虽然该系列的天线单元及阵列形式与本申请的天线系统不同，但两者的工作频段和接收领域的应用相同。

Model410-6型圆形天线阵列由36副水平极化对数周期天线组成，单付天线长度135米，外圈低频端塔高41米，内圈高频端塔高16米，阵列口径350米，中心机房建设在阵中心地下；工作频段为1.5MHz～30MHz，单副天线方向图指向阵中心方向，因此属于内向型阵列，该阵列在全频段可实现波束合成。

该阵列的不足具体表现为：1、阵列口径为350米，占地较大、征地费用高、难度大，因此天线阵地建设受到限制性条件多，可行性差；2、单副、合成后的天线方向性增益均偏低，不能满足6000km以上的有效接收要求；3、波束合成时仰角指向固定，不能调整合成后波束的仰角方向、不能将波束合成到任一仰角指向；4、对数周期天线单元的信号噪底高，接收灵敏度偏低；5、由于是内向阵，在低仰角处存在自身遮挡，影响低仰角即远距离接收。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种占地面积小、方向增益高，在波束合成时可以调整合成后波束仰角指向的小型化双层短波鱼骨天线圆形接收阵列、系统及波束合成操作方法。

本发明采用如下技术方案：

一种小型化双层短波鱼骨天线圆形接收阵列，其改进之处在于：接收阵列由36个小型化双层短波鱼骨天线单元以10度间隔沿圆周分布构成，天线单元的馈电端在靠近接收阵列中心一侧，终端电阻在远离接收阵列中心一侧；接收阵列由内端和外侧各36座塔桅支撑，各塔桅均为相邻两天线单元所共用。

进一步的，天线单元主要由边吊索、中间吊索、八字拉线、尾线、馈线和天线幕组成，天线幕长80m，包括双层对称振子面、公共集合线、复合式耦合装置、终端负载及阻抗变换器，每层振子面包括21对振子，振子长度在4m到8m之间，振子间距在2m到4m之间。

进一步的，各天线单元的振子与集合线分别悬挂于相邻两根边吊索之间，边吊索上布置有陶瓷绝缘子，边吊索的两端分别悬挂在内端和外侧的塔桅上，边吊索的末端绕过安装在塔桅上的定滑轮。

进一步的，圆形接收阵列的外半径在145m到175m之间，塔桅高24m。

一种小型化双层短波鱼骨天线圆形接收阵列系统，其改进之处在于：包括小型化双层短波鱼骨天线圆形接收阵列、馈电系统、天线共用器、波束合成设备及交换矩阵，在接收阵列的内部圆形区域建设接收机房，馈电系统由36根符合幅相一致性要求的射频电缆及避雷器件组成，各射频电缆的一端分别连接一个天线单元的阻抗变换器，另一端均引至接收机房并连接天线共用器，射频信号经天线共用器功分后引入波束合成设备或交换矩阵，天线共用器有36部。

进一步的，交换矩阵输入端口数量与天线单元数量相同，输出端口数量及交换矩阵设备数量与用户需求的接收机数量相匹配。

一种波束合成操作方法，适用于上述的小型化双层短波鱼骨天线圆形接收阵列系统，其改进之处在于：

(1)根据接收阵列中天线单元的方位面波束宽度确定参与合成的天线单元数量；