太空阵列天线的制作方法

文档序号:13949654阅读:318来源:国知局
太空阵列天线的制作方法

本发明涉及通信装置领域,特别是涉及一种太空阵列天线。



背景技术:

阵列天线在天文观测或者深空测控通信中具有重要作用,在星球表面组阵因为大气层的影响,信号衰减大;而在太空组阵则可以避开大气层的影响,显著提高阵列天线的探测能力。



技术实现要素:

为此,本发明提出了一种太空阵列天线,以助力改善提高天文观测或者深空通信测控能力。

一种太空阵列天线,包括,天线阵元、组阵阵元互连系统、天线阵列测控系统,信号处理系统;所述的天线阵元包括,反射面天线或其天线阵列、或者角锥喇叭天线或其天线阵列、或者微带天线阵列、或者有源相控阵天线、或者共形相控阵天线、或者大口径可展开轻型天线及其天线阵列、或者光控相控阵天线、或者光控激光相控阵天线、或者其它种类的天线及其天线阵列,为避免混淆,把用作天线阵元的天线阵列称为天线子阵;所述的反射面天线包括卡塞格伦天线,所述的卡塞格伦天线包括波束波导天线,所述的卡塞格伦天线的馈电形式,包括正馈或者偏馈;所述的组阵阵元互连系统包括,刚性连接组阵系统、或者半刚性连接组阵系统、或者绳系卫星组阵系统、或者编队卫星组阵系统、或者远程组阵系统、或者上述系统结构中二种以上系统结构的组合;所述的信号处理系统包括,时延补偿系统、相位校正系统、信号合成系统;所述的有源相控阵天线包括馈电网络波束形成有源相控阵天线、或者数字波束形成有源相控阵天线、或者子阵为有源相控阵天线的n层复合相控阵天线;所述的远程组阵系统包括,远程天基天线阵元组阵系统,或者远程天基天线阵元与远程地基天线阵元组阵系统。

图1是所述的一种刚性连接组阵太空阵列天线示意图,图2是图1的a向局部放大视图,因为除主控航天器外、其它天线阵元是完全相同的,所以图2中只画出主控航天器和左边的天线阵元的a向局部放大视图;图中显示,主控航天器天线阵元7、和天线阵元2、天线阵元5以及其它天线阵元通过刚性连接杆6连接组阵,天线阵元2、天线阵元5以及其它天线阵元结构及配置都是相同的,和主控航天器的天线阵元部分的结构及配置也是相同的,光伏电池阵板1通过支持杆2与天线阵元机箱13连接、光伏电池阵板4通过支持杆与天线阵元机箱11连接、光伏电池阵板8通过支持杆与主控航天器星体12连接,主控航天器星体12上配置有星间链路天线15、对地链路天线16;图3是天线系统机箱14(主控航天器及各天线阵元上均有)的局部放大剖视示意图,主要显示天线位置微调组件的结构示意,因此只剖视放大了和天线位置微调组件有关的部分,天线部分只显示和微调组件连接的天线支架33的一部分;以使天线位置微调组件有关的部分比例大一点,清晰一点。

所述的一种刚性连接组阵太空阵列天线,包括,主控航天器,天线阵元,组阵阵元互连系统,天线阵列测控系统,信号处理系统,其中、天线阵列测控系统、信号处理系统的位置处于主控航天器内;所述的主控航天器包括计算机控制系统,天线阵列测控系统,信号处理系统,光伏综合电源系统,标准时基系统,标准频率校准及控制系统,位置控制系统,姿态控制系统,测控通信系统,主控航天器天线阵元系统,对地链路天线系统,星间链路天线系统,机械接口、电缆接口或者光纤接口;所述的主控航天器天线阵元系统是组阵天线阵元的一分子,所述的主控航天器天线阵元系统包括,天线系统机箱,天线组件,天线位置微调组件,发射机/接收机组合系统(t/r系统),信号转换组件,传递网络,或者还包括光纤-微波通信接口、光发射机、光接收机,所述的天线组件包括天线支架、反射面、馈源,所述的天线支架包括固定支架或者可自动调节角度的支架;所述的天线阵列测控系统,包括天线阵列控制系统,天线阵列监测系统;所述的天线阵列监测系统,包括基线或者状态测量设备,所述的基线或者状态测量设备,包括可见光、红外光、激光测量设备;所述的主控航天器的计算机控制系统,兼任天线阵列控制系统的计算机控制系统;所述的主控航天器的标准时基系统,标准频率校准及控制系统,兼任天线阵列控制系统的标准时基系统,标准频率校准及控制系统;所述的标准时基系统的时标,包括自带原子钟系统,或者导航卫星计时和时间比对系统,或者地面控制中心发送标准时基校准系统;所述的导航卫星计时和时间比对系统的标准参照系统包括北斗系统,或者gps系统;所述的原子钟包括氢脉泽(受激辐射微波放大器)原子钟或者lit(线性离子捕获技术)原子钟;所述的信号处理系统,包括时延补偿装置、相位校正装置、信号合成装置;所述的位置控制系统,包括测量系统、控制系统和执行系统,所述的执行系统,包括冷气推进系统、或者化学推进系统、或者电推进系统;所述的姿态控制系统包括姿态敏感器、姿态控制执行机构,所述的姿态敏感器包括陀螺仪、精密星敏感器、精密太阳敏感器,所述的陀螺仪包括光纤陀螺仪或者激光陀螺仪;所述的光纤-微波通信接口,包括光纤接口,微波接口,光纤-微波信号转换组件或者微波-光纤信号转换组件;所述的天线位置微调组件(参见图3),包括,小齿轮轴21、联轴器22、电机支架23、电机24、小齿轮25、下轴承座、轴承组件26、电连接器组件27、螺杆28、大齿轮29、上轴承座、轴承组件30、小齿轮轴21的轴承座、轴承组件31、滑动轴承32;其各零部件的传动关系是,通过电机支架23固定连接在天线系统机箱14上的电机24接收控制系统的信号指令转动或者停止,电机24转动时,通过联轴器22传动小齿轮轴21转动,小齿轮轴21带动和其连为一体(两者之间或者做成一体的齿轮轴、或者通过键连接、或者通过其它方式固定连接)的小齿轮25转动,小齿轮25啮合大齿轮29按照传动比减速转动,大齿轮中间是螺母,螺母随同大齿轮一起转动,传动设置有止转结构的螺杆28沿轴向运动,螺杆28顶部的法兰盘与天线组件的天线支架33固定连接,天线支架33随同螺杆28一起运动,也就带动和它连为一体的天线组件一起运动;小齿轮轴21的轴承座和轴承组件31为小齿轮轴21提供支承和导向,大齿轮29是齿轮、轴、螺母的一体化构件,上轴承座和轴承组件30与下轴承座和轴承组件26为大齿轮轴29提供支承和导向,上轴承座和轴承组件30与下轴承座和轴承组件26同时和天线系统机箱14固定连接,使得大齿轮只能转动而不能沿轴向移动;电连接器组件27包括两端的电连接器和中间的电缆组,连接天线电气组件和天线阵元系统其它电气组件;滑动轴承32内圆柱面与螺杆28的外圆柱面配合、而且其固定有平键与螺杆28的外圆柱面上设置的导向槽配合,起导向与止转作用;所述的电机24包括伺服电机或者步进电机;所述的光伏综合电源系统包括电源管理系统、光伏电池组、蓄电池组、自发电电源,所述的自发电电源包括化学电池或者核电池,所述的核电池包括放射性同位素电池;

所述的天线阵元包括,天线阵元机箱,天线阵元控制系统,光伏综合电源系统,天线系统,天线位置微调组件,机械接口、电缆接口或者光纤接口;所述的天线系统包括,天线组件,天线系统机箱,天线位置微调组件,发射机/接收机组合系统(t/r系统),信号转换组件,传递网络,或者还包括光纤-微波通信接口、光发射机、光接收机,所述的天线组件包括天线支架、反射面、馈源,所述的天线支架包括固定支架或者可自动调节角度的支架;所述的天线位置微调组件,包括,小齿轮轴、联轴器、电机支架、电机、小齿轮、下轴承座、轴承组件、电连接器组件、螺杆、大齿轮、上轴承座、轴承组件、小齿轮轴的轴承座、轴承组件、滑动轴承;其各零部件的传动关系是,通过电机支架固定连接在天线系统机箱上的电机接收控制系统的信号指令转动或者停止,电机转动时,通过联轴器传动小齿轮轴转动,小齿轮轴带动和其连为一体(两者之间或者做成一体的齿轮轴、或者通过键连接、或者通过其它方式固定连接)的小齿轮转动,小齿轮啮合大齿轮按照传动比减速转动,大齿轮中间是螺母,螺母随同大齿轮一起转动,传动设置有止转结构的螺杆沿轴向运动,螺杆顶部的法兰盘与天线组件的支架固定连接,支架随同螺杆一起运动,也就带动和它连为一体的天线组件一起运动;小齿轮轴的轴承座、轴承组件为小齿轮轴提供支承和导向,大齿轮是齿轮、轴、螺母的一体化构件,上轴承座、轴承组件和下轴承座、轴承组件为大齿轮轴提供支承和导向,上轴承座、轴承组件和下轴承座、轴承组件同时和天线系统机箱固定连接,使得大齿轮只能转动而不能沿轴向移动;电连接器组件包括两端的电连接器和中间的电缆组,连接天线电气组件和天线阵元系统其它电气组件;滑动轴承内圆柱面与螺杆的外圆柱面配合、而且其固定有平键与螺杆的外圆柱面上设置的导向槽配合,起导向与止转作用;所述的电机包括伺服电机或者步进电机;所述的组阵阵元互连系统包括连接单元,所述的连接单元包括连接单元主体,机械接口,连接用电缆或者光纤,电缆接口或者光纤接口;所述的连接方式包括天线阵元通过连接单元直接与主控航天器连接的直接连接方式,或者天线阵元通过连接单元与中间连接单元连接中继、然后再通过连接单元与主控航天器连接的中继连接方式;例如,图4中天线阵元36是与主控航天器35直接连接,天线阵元37是通过天线阵元36中继、再与主控航天器35连接、所以称其与主控航天器35中继连接;天线阵元布局,包括,稀布天线阵列;天线阵元的空间位置布局优化,在地面设计制造时,通过采用相关算法或者相关软件计算,并且通过测试调整确定,所述的相关算法包括科根梯度算法、或者遗传算法、或者改进的遗传算法;所述的科根是kogan的音译,后面4个字母应为小写,但是如果这样写则cpc会认为是超链接,不能通过;图4是一部分天线阵元与主控航天器直接连接、一部分天线阵元与主控航天器中继连接示意图。

结构误差或者环境因素引起的天线阵面变形会导致天线阵列增益下降、副瓣电平升高、主波束指向偏移,刚性连接组阵天线阵列,其天线阵列控制系统可以监测天线阵面变形,可以控制天线位置微调组件纠正天线阵面平行于来波方向的位移变形,但是对于垂直于来波方向的位移变形只可以根据阵面变形程度可能引起的电性能的变化采取对应的电补偿的方法改善副瓣电平升高、主波束指向偏移的变化,但是对天线增益下降改善有限;半刚性连接组阵的天线阵列还可以对天线阵面垂直于来波方向的天线阵面变形进行补偿,更有效地改善天线阵列增益下降、副瓣电平升高、主波束指向偏移的问题;所述的天线阵面,是指各天线阵元天线相位中心构成的几何面;所述的一种半刚性连接组阵太空阵列天线,包括,主控航天器,天线阵元,组阵阵元互连系统,天线阵列测控系统,信号处理系统,其中、天线阵列测控系统、信号处理系统的位置处于主控航天器内;所述的主控航天器包括计算机控制系统,天线阵列测控系统,信号处理系统,光伏综合电源系统,标准时基系统,标准频率校准及控制系统,姿态控制系统,位置控制系统,测控通信系统,主控航天器天线阵元系统,对地链路天线系统,星间链路天线系统,机械接口、电缆接口或者光纤接口;所述的主控航天器天线阵元系统是组阵天线阵元的一分子,所述的主控航天器天线阵元系统包括,天线组件,天线位置微调组件,发射机/接收机组合系统(t/r系统),信号转换组件,传递网络,或者还包括光纤-微波通信接口、光发射机、光接收机,所述的天线组件包括天线支架、反射面、馈源,所述的天线支架包括固定支架或者可自动调节角度的支架;所述的天线阵列测控系统,包括天线阵列控制系统,天线阵列监测系统;所述的天线阵列监测系统,包括基线或者状态测量设备,所述的基线或者状态测量设备,包括可见光、红外光、激光测量设备;所述的主控航天器的计算机控制系统,兼任天线阵列控制系统的计算机控制系统;所述的信号处理系统,包括时延补偿装置、相位校正装置、信号合成装置;所述的主控航天器的标准时基系统,标准频率校准及控制系统,兼任天线阵列控制系统的标准时基系统,标准频率校准及控制系统;所述的标准时基系统的时标系统,包括自带原子钟系统,或者导航卫星计时和时间比对系统,或者地面控制中心发送标准时基校准系统;所述的导航卫星计时和时间比对系统的标准参照系统包括北斗系统,或者gps系统;所述的原子钟包括氢脉泽(受激辐射微波放大器)原子钟或者lit(线性离子捕获技术)原子钟;所述的姿态控制系统包括姿态敏感器、姿态控制执行机构,所述的姿态敏感器包括陀螺仪、精密星敏感器、精密太阳敏感器,所述的陀螺仪包括光纤陀螺仪或者激光陀螺仪;所述的位置控制系统,包括测量系统、控制系统和执行系统,所述的执行系统,包括冷气推进系统、或者化学推进系统、或者电推进系统;所述的光纤-微波通信接口,包括光纤接口,微波接口,光纤-微波信号转换组件或者微波-光纤信号转换组件;所述的天线位置微调组件,包括,小齿轮轴、联轴器、电机支架、电机、小齿轮、下轴承座、轴承组件、电连接器组件、螺杆、大齿轮、上轴承座、轴承组件、小齿轮轴的轴承座、轴承组件、滑动轴承;其各零部件的传动关系是,通过电机支架固定连接在天线系统机箱上的电机接收控制系统的信号指令转动或者停止,电机转动时,通过联轴器传动小齿轮轴转动,小齿轮轴带动和其连为一体(两者之间或者做成一体的齿轮轴、或者通过键连接、或者通过其它方式固定连接)的小齿轮转动,小齿轮啮合大齿轮按照传动比减速转动,大齿轮中间是螺母,螺母随同大齿轮一起转动,传动设置有止转结构的螺杆沿轴向运动,螺杆顶部的法兰盘与天线组件的支架固定连接,支架随同螺杆一起运动,也就带动和它连为一体的天线组件一起运动;小齿轮轴的轴承座、轴承组件为小齿轮轴提供支承和导向,大齿轮是齿轮、轴、螺母的一体化构件,上轴承座、轴承组件和下轴承座、轴承组件为大齿轮轴提供支承和导向,上轴承座、轴承组件和下轴承座、轴承组件同时和天线系统机箱14固定连接,使得大齿轮只能转动而不能沿轴向移动;电连接器组件包括两端的电连接器和中间的电缆组,连接天线电气组件和天线阵元系统其它电气组件;滑动轴承内圆柱面与螺杆的外圆柱面配合、而且其固定有平键与螺杆的外圆柱面上设置的导向槽配合,起导向与止转作用;所述的电机包括伺服电机或者步进电机;所述的光伏综合电源系统包括电源管理系统、光伏电池组、蓄电池组、自发电电源,所述的自发电电源包括化学电池或者核电池,所述的核电池包括放射性同位素电池;

所述的天线阵元包括,天线阵元机箱,天线阵元控制系统,光伏综合电源系统,天线系统,天线位置微调组件,机械接口、电缆接口或者光纤接口;所述的天线系统包括,天线组件,天线位置微调组件,发射机/接收机组合系统(t/r系统),信号转换组件,传递网络,或者还包括光纤-微波通信接口、光发射机、光接收机,所述的天线组件包括天线支架、反射面、馈源,所述的天线支架包括固定支架或者可自动调节角度的支架;所述的组阵阵元互连系统包括连接单元,所述的连接单元包括连接单元主体,机械接口,连接用电缆或者光纤,电缆接口或者光纤接口;所述的机械接口包括可微调接口;图5是可微调接口结构示意图;所述的可微调接口,包括,小齿轮轴43、联轴器44、电机支架45、电机46、小齿轮47、左轴承座、轴承组件48、电连接器组件49、螺杆50、大齿轮51、右轴承座、轴承组件52、小齿轮轴43的轴承座、轴承组件56、滑动轴承53;整个组件,通过电机支架45,左轴承座、轴承组件48,右轴承座、轴承组件52,小齿轮轴43的轴承座、轴承组件56,安装固定在天线阵元机箱11上,小齿轮47和轴、大齿轮29和轴可以沿轴中心线转动,但是不能相对于天线阵元机箱11移动;螺杆50顶部的法兰盘与连接杆6的法兰盘固定连接,连接杆6的另一端与主控航天器固定连接,也即螺杆50与主控航天器固定连接;滑动轴承53内圆柱面与螺杆28的外圆柱面配合、而且其固定有平键与螺杆28的外圆柱面上设置的导向槽配合,起导向与止转作用;其传动关系是,通过电机支架45固定连接在天线阵元机箱11上的电机46接收控制系统的信号指令转动或者停止,电机46转动时,通过联轴器44传动小齿轮轴43转动,小齿轮轴43带动和其连为一体(两者之间或者做成一体的齿轮轴、或者通过键连接、或者通过其它方式固定连接)的小齿轮47转动,小齿轮47啮合大齿轮51按照传动比减速转动,大齿轮中间是螺母,螺母随同大齿轮一起转动,沿设置有止转结构的螺杆50的轴向移动,也就带动和它连为一体的天线阵元机箱11一起移动,调整了主控航天器和天线阵元机箱之间的距离,从而调整了主控航天器的天线和天线阵元的天线之间的距离;连接器组件49包括两端的连接器和中间的线缆组,一端通过连接杆6内部的连接器组件55与主控航天器建立电连接或者光连接,所述的连接器组件包括电连接器、或者光连接器,所述的线缆组包括电缆或者光缆;小齿轮轴43的轴承座、轴承组件56为小齿轮轴43提供支承和导向,大齿轮51是齿轮、轴、螺母的一体化构件,上轴承座、轴承组件52和下轴承座、轴承组件48为大齿轮轴51提供支承和导向,滑动轴承53内圆柱面与螺杆28的外圆柱面配合、而且其固定有平键与螺杆28的外圆柱面上设置的导向槽配合,起导向与止转作用;所述的电机46包括伺服电机或者步进电机;所述的天线阵元布局,包括,稀布天线阵列。

把图1中的刚性连接结构换成绳系结构就是一种绳系卫星组阵太空阵列天线,当然天线阵元既可以是单个天线、也可以是天线阵列,为避免混淆,把天线阵元的天线阵列称为天线子阵;所述的一种绳系卫星组阵太空阵列天线,包括,主控航天器,天线阵元,组阵阵元互连系统,天线阵列测控系统,信号处理系统,其中、天线阵列测控系统、信号处理系统的位置处于主控航天器内;所述的主控航天器包括计算机控制系统,天线阵列测控系统,信号处理系统,光伏综合电源系统,标准时基系统,标准频率校准及控制系统,姿态控制系统,位置控制系统,测控通信系统,主控航天器天线阵元系统,对地链路天线系统,星间链路天线系统,机械接口、电缆接口或者光纤接口;所述的主控航天器天线阵元系统是组阵天线阵元的一分子,所述的主控航天器天线阵元系统包括,天线组件,天线位置微调组件,发射机/接收机组合系统(t/r系统),信号转换组件,传递网络,或者还包括光纤-微波通信接口、光发射机、光接收机,所述的天线组件包括天线支架、反射面、馈源,所述的天线支架包括固定支架或者可自动调节角度的支架;所述的天线阵列测控系统,包括天线阵列控制系统,天线阵列监测系统;所述的天线阵列监测系统,包括基线或者状态测量设备,所述的基线或者状态测量设备,包括可见光、红外光、激光测量设备;所述的主控航天器的计算机控制系统,兼任天线阵列控制系统的计算机控制系统;所述的主控航天器的标准时基系统,标准频率校准及控制系统,兼任天线阵列控制系统的标准时基系统,标准频率校准及控制系统;所述的标准时基系统的时标,包括自带原子钟系统,或者导航卫星计时和时间比对系统,或者地面控制中心发送标准时基校准系统;所述的导航卫星计时和时间比对系统的标准参照系统包括北斗系统,或者gps系统;所述的原子钟包括氢脉泽(受激辐射微波放大器)原子钟或者lit(线性离子捕获技术)原子钟;所述的信号处理系统,包括时延补偿装置、相位校正装置、信号合成装置;所述的姿态控制系统包括姿态敏感器、姿态控制执行机构,所述的姿态敏感器包括陀螺仪、精密星敏感器、精密太阳敏感器,所述的陀螺仪包括光纤陀螺仪或者激光陀螺仪;所述的位置控制系统,包括测量系统、控制系统和执行系统,所述的执行系统,包括冷气推进系统、或者化学推进系统、或者电推进系统;所述的光纤-微波通信接口,包括光纤接口,微波接口,光纤-微波信号转换组件或者微波-光纤信号转换组件;所述的天线位置微调组件,包括,小齿轮轴、联轴器、电机支架、电机、小齿轮、下轴承座、轴承组件、电连接器组件、螺杆、大齿轮、上轴承座、轴承组件、小齿轮轴的轴承座、轴承组件、滑动轴承;其各零部件的传动关系是,通过电机支架固定连接在天线系统机箱上的电机接收控制系统的信号指令转动或者停止,电机转动时,通过联轴器传动小齿轮轴转动,小齿轮轴带动和其连为一体(两者之间或者做成一体的齿轮轴、或者通过键连接、或者通过其它方式固定连接)的小齿轮转动,小齿轮啮合大齿轮按照传动比减速转动,大齿轮中间是螺母,螺母随同大齿轮一起转动,传动设置有止转结构的螺杆沿轴向运动,螺杆顶部的法兰盘与天线组件的支架固定连接,支架随同螺杆一起运动,也就带动和它连为一体的天线组件一起运动;小齿轮轴的轴承座、轴承组件为小齿轮轴提供支承和导向,大齿轮是齿轮、轴、螺母的一体化构件,上轴承座、轴承组件和下轴承座、轴承组件为大齿轮轴提供支承和导向,上轴承座、轴承组件和下轴承座、轴承组件同时和天线系统机箱固定连接,使得大齿轮只能转动而不能沿轴向移动;电连接器组件包括两端的电连接器和中间的电缆组,连接天线组件和天线阵元系统其它组件;滑动轴承内圆柱面与螺杆的外圆柱面配合、而且其固定有平键与螺杆的外圆柱面上设置的导向槽配合,起导向与止转作用;所述的电机包括伺服电机或者步进电机;所述的组阵阵元互连系统包括绳索连接单元,所述的绳索连接单元包括连接单元绳索主体,机械接口,连接用电缆或者光纤,电缆接口或者光纤接口;所述的绳索主体包括实心绳索或者中空绳索,所述的绳索主体材料为绝缘体(避免产生干扰电信号);天线阵元与主控航天器之间、天线阵元之间的通信联系包括有线或者无线;所述的通信联系包括天线接收信号传输通道的信息联系、天线发射信号传输通道的信息联系、天线阵列控制信号及反馈信号的传输通道的信息联系;

所述的天线阵元包括,天线阵元机箱,天线阵元控制系统,光伏综合电源系统,姿态控制系统,位置控制系统,天线系统,天线位置微调组件,机械接口、电缆接口或者光纤接口;所述的天线系统包括,天线组件,天线位置微调组件,发射机/接收机组合系统(t/r系统),信号转换组件,传递网络,或者还包括光纤-微波通信接口、光发射机、光接收机,所述的天线组件包括天线支架、反射面、馈源,所述的天线支架包括固定支架或者可自动调节角度的支架;所述的姿态控制系统包括姿态敏感器、姿态控制执行机构,所述的姿态敏感器包括陀螺仪、精密星敏感器、精密太阳敏感器,所述的陀螺仪包括光纤陀螺仪或者激光陀螺仪;所述的位置控制系统,包括测量系统、控制系统和执行系统,所述的执行系统,包括冷气推进系统、或者化学推进系统、或者电推进系统;所述的天线位置微调组件,包括,小齿轮轴、联轴器、电机支架、电机、小齿轮、下轴承座、轴承组件、电连接器组件、螺杆、大齿轮、上轴承座、轴承组件、小齿轮轴的轴承座、轴承组件、滑动轴承;其各零部件的传动关系是,通过电机支架固定连接在天线系统机箱上的电机接收控制系统的信号指令转动或者停止,电机转动时,通过联轴器传动小齿轮轴转动,小齿轮轴带动和其连为一体(两者之间或者做成一体的齿轮轴、或者通过键连接、或者通过其它方式固定连接)的小齿轮转动,小齿轮啮合大齿轮按照传动比减速转动,大齿轮中间是螺母,螺母随同大齿轮一起转动,传动设置有止转结构的螺杆沿轴向运动,螺杆顶部的法兰盘与天线组件的支架固定连接,支架随同螺杆一起运动,也就带动和它连为一体的天线组件一起运动;小齿轮轴的轴承座、轴承组件为小齿轮轴提供支承和导向,大齿轮是齿轮、轴、螺母的一体化构件,上轴承座、轴承组件和下轴承座、轴承组件为大齿轮轴提供支承和导向,上轴承座、轴承组件和下轴承座、轴承组件同时和天线系统机箱固定连接,使得大齿轮只能转动而不能沿轴向移动;电连接器组件包括两端的电连接器和中间的电缆组,连接天线组件和天线阵元系统其它组件;滑动轴承内圆柱面与螺杆的外圆柱面配合、而且其固定有平键与螺杆的外圆柱面上设置的导向槽配合,起导向与止转作用;所述的电机包括伺服电机或者步进电机;所述的天线阵元布局,包括,稀布天线阵列。

当组阵的天线阵元比较多时,仍然可以采用刚性连接的方法,优点是结构稳定可靠,天线阵元结构较简单,采用相控阵的控制方法、也能适应一定的任务变化,但是如果任务灵活多变,则宜采用卫星编队的方式,编队卫星组阵可以根据任务的需要,灵活地改变天线阵列空间布局,以适应不同任务的要求;图6是一种编队卫星组阵太空天线阵列示意图,主控航天器61、小圆是天线投影、大圆是主控航天器主体投影,天线阵元62以及其它的天线阵元,在图中均用圆形表示,所述的天线阵元包括单体天线或者天线子阵;所述的一种卫星编队组阵太空阵列天线,包括,主控航天器,天线阵元,组阵阵元互连系统,天线阵列测控系统,信号处理系统;其中,天线阵列测控系统,信号处理系统的位置处于主控航天器内,或者在某个或某些天线阵元中设置备份;所述的主控航天器包括计算机控制系统,天线阵列测控系统,信号处理系统,光伏综合电源系统,标准时基系统,标准频率校准及控制系统,姿态控制系统,位置控制系统,测控通信系统,主控航天器天线阵元系统,对地链路天线系统,星间链路天线系统;所述的主控航天器天线阵元系统是组阵天线阵元的一分子,所述的主控航天器天线阵元系统包括,天线组件,发射机/接收机组合系统(t/r系统),信号转换组件,传递网络,或者还包括光纤-微波通信接口、光发射机、光接收机,所述的天线组件包括天线支架、反射面、馈源,所述的天线支架包括固定支架或者可自动调节角度的支架;所述的天线阵列测控系统,包括天线阵列控制系统,天线阵列监测系统;所述的天线阵列监测系统,包括基线或者状态测量系统,所述的基线或者状态测量系统,包括无线电、激光组合测量系统,或者无线电、红外、激光组合测量系统;所述的无线电、激光组合测量系统,包括发射无线电波束全空域或者宽范围搜索、实现目标粗捕获,获得目标的低精度方位信息的装置,基于该低精度方位信息引导激光宽波束指向目标方位、获得目标的中精度方位信息的装置,基于该中精度方位信息引导激光窄波束指向目标方位、获得目标的高精度方位信息和距离信息的装置;所述的无线电、红外、激光组合测量系统,包括发射无线电波束全空域或者宽范围搜索、实现目标粗捕获,获得目标的低精度方位信息的装置,基于该低精度方位信息引导红外测量波束指向目标方位、获得目标的中精度方位信息的装置,基于该中精度方位信息引导激光窄波束指向目标方位、获得目标的高精度方位信息和距离信息的装置;所述的信号处理系统,包括时延补偿装置、相位校正装置、信号合成装置;所述的主控航天器的计算机控制系统,兼任天线阵列控制系统的计算机控制系统;所述的主控航天器的标准时基系统,标准频率校准及控制系统,兼任天线阵列控制系统的标准时基系统,标准频率校准及控制系统;所述的标准时基系统的时标,包括自带原子钟系统,或者导航卫星计时和时间比对系统,或者地面控制中心发送标准时基校准系统;所述的导航卫星计时和时间比对系统的标准参照系统包括北斗系统,或者gps系统;所述的原子钟包括氢脉泽(受激辐射微波放大器)原子钟或者lit(线性离子捕获技术)原子钟;所述的姿态控制系统包括姿态敏感器、姿态控制执行机构,所述的姿态敏感器包括陀螺仪、精密星敏感器、精密太阳敏感器,所述的陀螺仪包括光纤陀螺仪或者激光陀螺仪;所述的位置控制系统,包括测量系统、控制系统和执行系统,所述的执行系统,包括冷气推进系统、或者化学推进系统、或者电推进系统;所述的通信系统包括无线电通信系统或者光通信系统;所述的光伏综合电源系统包括电源管理系统、光伏电池组、蓄电池组、自发电电源,所述的自发电电源包括化学电池或者核电池,所述的核电池包括放射性同位素电池;

所述的天线阵元包括,天线阵元机箱,天线阵元控制系统,光伏综合电源系统,姿态控制系统,位置控制系统,通信系统,天线系统;所述的天线系统包括,天线组件,发射机/接收机组合系统(t/r系统),信号转换组件,传递网络,或者还包括光纤-微波通信接口、光发射机、光接收机;所述的天线组件包括天线支架、反射面、馈源,所述的天线支架包括固定支架或者可自动调节角度的支架;所述的姿态控制系统包括姿态敏感器、姿态控制执行机构,所述的姿态敏感器包括陀螺仪、精密星敏感器、精密太阳敏感器,所述的陀螺仪包括光纤陀螺仪或者激光陀螺仪;所述的位置控制系统,包括测量系统、控制系统和执行系统,所述的执行系统,包括冷气推进系统、或者化学推进系统、或者电推进系统;所述的通信系统包括无线电通信系统或者光通信系统;所述的光伏综合电源系统包括电源管理系统、光伏电池组、蓄电池组、自发电电源,所述的自发电电源包括化学电池或者核电池,所述的核电池包括放射性同位素电池;当卫星编队中天线阵元比较多时,一部分天线阵元还包括有天线阵列辅助测控系统,辅助主控航天器对天线阵列进行测控;所述的天线阵列辅助测控系统,包括天线阵列辅助控制系统,天线阵列辅助监测系统;所述的天线阵列辅助监测系统,包括基线或者状态测量系统,所述的基线或者状态测量系统,包括无线电、激光组合测量系统,或者无线电、红外、激光组合测量系统;所述的无线电、激光组合测量系统,包括发射无线电波束全空域或者宽范围搜索、实现目标粗捕获,获得目标的低精度方位信息的装置,基于该低精度方位信息引导激光宽波束指向目标方位、获得目标的中精度方位信息的装置,基于该中精度方位信息引导激光窄波束指向目标方位、获得目标的高精度方位信息和距离信息的装置;所述的无线电、红外、激光组合测量系统,包括发射无线电波束全空域或者宽范围搜索、实现目标粗捕获,获得目标的低精度方位信息的装置,基于该低精度方位信息引导红外测量波束指向目标方位、获得目标的中精度方位信息的装置,基于该中精度方位信息引导激光窄波束指向目标方位、获得目标的高精度方位信息和距离信息的装置;所述的天线阵元布局,包括稀布天线阵列;编队卫星组阵的空间面型,包括平面阵列,或者曲面阵列;编队卫星组阵的空间维数,包括一维阵列、或者二维阵列、或者三维阵列。

所述的一种远程天基天线阵元组阵系统太空阵列天线,包括,主控航天器,天线阵元,组阵阵元互连通信系统,天线阵列测控系统,信号处理系统;其中,天线阵列测控系统包括,主控航天器的天线阵列测控系统及导航系统,各天线阵元的导航系统,或者某个或某些天线阵元中设置的天线阵列测控系统备份;组阵的阵列形状,各阵元按照主控航天器的指令进行自主运行保持,并且通过互连通信系统定时或者及时把自身位置信息发送给主控航天器,定时进行时间基准比对校准,以给信号的时延补偿提供依据,同时也通过基线测量系统,测量基线长度,多角度、多数据互相校对验证;信号处理系统的位置处于主控航天器内,或者在某个或某些天线阵元中设置备份;所述的通信系统包括微波通信系统或者光通信系统;所述的主控航天器包括计算机控制系统,天线阵列测控系统,信号处理系统,光伏综合电源系统,标准时基校准系统,标准频率校准系统,姿态控制系统,位置控制系统,测控通信系统,主任务天线阵元系统,对地链路天线系统,星间链路天线系统;所述的主任务天线阵元系统是组阵天线阵元的一分子,所述的主任务天线阵元系统包括,天线组件,发射机/接收机组合系统(t/r系统),信号转换组件,传递网络,或者还包括光纤-微波通信接口、光发射机、光接收机,所述的天线组件包括天线支架、反射面、馈源,所述的天线支架包括固定支架或者可自动调节角度的支架;所述的天线阵列测控系统及导航系统,包括天线阵列控制系统,天线阵列监测系统及导航系统;所述的天线阵列监测系统及导航系统,包括基线测量系统,导航系统;所述的基线测量系统,包括无线电、激光组合测量系统;所述的无线电、激光组合测量系统,包括发射无线电波束往粗略预估方向或者预估范围搜索、实现目标粗捕获,获得目标的低精度方位信息的装置,基于该低精度方位信息引导激光宽波束指向目标方位、获得目标的中精度方位信息的装置,基于该中精度方位信息引导激光窄波束指向目标方位、获得目标的高精度方位信息和距离信息的装置;所述的导航系统,包括卫星导航系统,或者天文自主导航系统,或者多敏感器组合导航系统;所述的卫星导航系统的标准参照系统包括北斗系统,或者gps系统;所述的多敏感器组合导航系统包括精密星敏感器、红外地平仪、雷达高度计、紫外敏感器;所述的主控航天器的计算机控制系统,兼任天线阵列控制系统的计算机控制系统;所述的主控航天器的标准时基校准系统,包括自带原子钟系统,或者导航卫星计时和时间比对系统,或者地面控制中心发送标准时基校准系统;所述的导航卫星计时和时间比对系统的标准参照系统包括北斗系统,或者gps系统;所述的原子钟包括氢脉泽(受激辐射微波放大器)原子钟或者lit(线性离子捕获技术)原子钟;所述的信号处理系统,包括时延补偿装置、相位校正装置、信号合成装置;所述的姿态控制系统包括姿态敏感器、姿态控制执行机构,所述的姿态敏感器包括陀螺仪、精密星敏感器、精密太阳敏感器,所述的陀螺仪包括光纤陀螺仪或者激光陀螺仪;所述的位置控制系统,包括测量系统、控制系统和执行系统,所述的执行系统,包括冷气推进系统、或者化学推进系统、或者电推进系统;所述的通信系统包括无线电通信系统或者光通信系统;所述的光伏综合电源系统包括电源管理系统、光伏电池组、蓄电池组、自发电电源,所述的自发电电源包括化学电池或者核电池,所述的核电池包括放射性同位素电池;

所述的天线阵元包括,天线阵元机箱,计算机控制系统,天线阵列测控系统,信号处理系统,光伏综合电源系统,标准时基校准系统,标准频率校准系统,姿态控制系统,位置控制系统,测控通信系统,主任务天线系统,对地链路天线系统,星间链路天线系统;所述的主控航天器天线阵元系统是组阵天线阵元的一分子,所述的主任务天线系统包括,天线组件,发射机/接收机组合系统(t/r系统),信号转换组件,传递网络,或者还包括光纤-微波通信接口、光发射机、光接收机,所述的天线组件包括天线支架、反射面、馈源,所述的天线支架包括固定支架或者可自动调节角度的支架;所述的天线阵列测控系统及导航系统,包括天线阵列控制系统,天线阵列监测系统及导航系统;所述的天线阵列监测系统及导航系统,包括基线测量系统,导航系统;所述的基线测量系统,包括无线电、激光组合测量系统;所述的无线电、激光组合测量系统,包括发射无线电波束往粗略预估方向或者预估范围搜索、实现目标粗捕获,获得目标的低精度方位信息的装置,基于该低精度方位信息引导激光宽波束指向目标方位、获得目标的中精度方位信息的装置,基于该中精度方位信息引导激光窄波束指向目标方位、获得目标的高精度方位信息和距离信息的装置;所述的导航系统,包括卫星导航系统,或者天文自主导航系统,或者多敏感器组合导航系统;所述的卫星导航系统的标准参照系统包括北斗系统,或者gps系统;所述的多敏感器组合导航系统包括精密星敏感器、红外地平仪、雷达高度计、紫外敏感器;所述的主控航天器的计算机控制系统,兼任天线阵列控制系统的计算机控制系统;所述的主控航天器的标准时基校准系统,包括自带原子钟系统,或者导航卫星计时和时间比对系统,或者地面控制中心发送标准时基校准系统;所述的导航卫星计时和时间比对系统的标准参照系统包括北斗系统,或者gps系统;所述的原子钟包括氢脉泽(受激辐射微波放大器)原子钟或者lit(线性离子捕获技术)原子钟;所述的姿态控制系统包括姿态敏感器、姿态控制执行机构,所述的姿态敏感器包括陀螺仪、精密星敏感器、精密太阳敏感器,所述的陀螺仪包括光纤陀螺仪或者激光陀螺仪;所述的位置控制系统,包括测量系统、控制系统和执行系统,所述的执行系统,包括冷气推进系统、或者化学推进系统、或者电推进系统;所述的通信系统包括无线电通信系统或者光通信系统;所述的光伏综合电源系统包括电源管理系统、光伏电池组、蓄电池组、自发电电源,所述的自发电电源包括化学电池或者核电池,所述的核电池包括放射性同位素电池。

所述的一种远程天基天线阵元与远程地基天线阵元组阵系统太空阵列天线,包括,天基天线阵元,组阵阵元互连通信系统,天线阵列测控系统,信号处理系统;其中,天线阵列测控系统包括,地面控制中心或者主控航天器的天线阵列测控系统及导航系统,各天线阵元的测控及导航系统,或者某个或某些天线阵元中设置的天线阵列测控系统备份;信号处理系统的位置处于地面控制中心或者主控航天器内,或者在某个或某些天线阵元中设置备份;所述的信号处理系统,包括时延补偿装置、相位校正装置、信号合成装置;所述的组阵阵元互连通信系统,包括地面控制中心、或者主控航天器、或者各天线阵元相关的通信设备,天线阵列系统的测控通信链路网络系统;所述的天线阵列系统的测控通信链路网络系统,包括天线阵元间链路天线、天线阵元与地面控制中心间链路天线,地面通信网络;所述的主控航天器包括计算机控制系统,天线阵列测控系统,信号处理系统,光伏综合电源系统,标准时基校准系统,标准频率校准系统,姿态控制系统,位置控制系统,测控通信系统,主任务天线阵元系统,对地链路天线系统,星间链路天线系统;所述的主任务天线阵元系统是组阵天线阵元的一分子,所述的主任务天线阵元系统包括,天线组件,发射机/接收机组合系统(t/r系统),信号转换组件,传递网络,或者还包括光纤-微波通信接口、光发射机、光接收机,所述的天线组件包括天线支架、反射面、馈源,所述的天线支架包括固定支架或者可自动调节角度的支架;所述的天线阵列测控系统及导航系统,包括天线阵列控制系统,天线阵列监测系统及导航系统;所述的天线阵列监测系统及导航系统,包括基线测量系统,导航系统;所述的基线测量系统,包括无线电、激光组合测量系统;所述的无线电、激光组合测量系统,包括发射无线电波束往粗略预估方向或者预估范围搜索、实现目标粗捕获、获得目标的低精度方位信息的装置,基于该低精度方位信息引导激光宽波束指向目标方位、获得目标的中精度方位信息的装置,基于该中精度方位信息引导激光窄波束指向目标方位、获得目标的高精度方位信息和距离信息的装置;所述的导航系统,包括卫星导航系统,或者天文自主导航系统,或者多敏感器组合导航系统;所述的卫星导航系统的标准参照系统包括北斗系统,或者gps系统;所述的多敏感器组合导航系统包括精密星敏感器、红外地平仪、雷达高度计、紫外敏感器;所述的主控航天器的计算机控制系统,兼任天线阵列控制系统的计算机控制系统;所述的主控航天器的标准时基校准系统,包括自带原子钟系统,或者导航卫星计时和时间比对系统,或者地面控制中心发送标准时基校准系统;所述的导航卫星计时和时间比对系统的标准参照系统包括北斗系统,或者gps系统;所述的原子钟包括氢脉泽(受激辐射微波放大器)原子钟或者lit(线性离子捕获技术)原子钟;所述的信号处理系统,包括时延补偿装置、相位校正装置、信号合成装置;所述的姿态控制系统包括姿态敏感器、姿态控制执行机构,所述的姿态敏感器包括陀螺仪、精密星敏感器、精密太阳敏感器,所述的陀螺仪包括光纤陀螺仪或者激光陀螺仪;所述的位置控制系统,包括测量系统、控制系统和执行系统,所述的执行系统,包括冷气推进系统、或者化学推进系统、或者电推进系统;所述的通信系统包括无线电通信系统或者光通信系统;所述的光伏综合电源系统包括电源管理系统、光伏电池组、蓄电池组、自发电电源,所述的自发电电源包括化学电池或者核电池,所述的核电池包括放射性同位素电池;

所述的天基天线阵元包括,天线阵元机箱,计算机控制系统,天线阵列测控系统,信号处理系统,光伏综合电源系统,标准时基校准系统,标准频率校准系统,姿态控制系统,位置控制系统,测控通信系统,主任务天线系统,对地链路天线系统,星间链路天线系统;所述的主控航天器天线阵元系统是组阵天线阵元的一分子,所述的主任务天线系统包括,天线组件,发射机/接收机组合系统(t/r系统),信号转换组件,传递网络,或者还包括光纤-微波通信接口、光发射机、光接收机,所述的天线组件包括天线支架、反射面、馈源,所述的天线支架包括固定支架或者可自动调节角度的支架;所述的天线阵列测控系统及导航系统,包括天线阵列控制系统,天线阵列监测系统及导航系统;所述的天线阵列监测系统及导航系统,包括基线测量系统,导航系统;所述的基线测量系统,包括无线电、激光组合测量系统;所述的无线电、激光组合测量系统,包括发射无线电波束往粗略预估方向或者预估范围搜索、实现目标粗捕获,获得目标的低精度方位信息的装置,基于该低精度方位信息引导激光宽波束指向目标方位、获得目标的中精度方位信息的装置,基于该中精度方位信息引导激光窄波束指向目标方位、获得目标的高精度方位信息和距离信息的装置;所述的导航系统,包括卫星导航系统,或者天文自主导航系统,或者多敏感器组合导航系统;所述的卫星导航系统的标准参照系统包括北斗系统,或者gps系统;所述的多敏感器组合导航系统包括精密星敏感器、红外地平仪、雷达高度计、紫外敏感器;所述的标准时基校准系统,包括自带原子钟系统,或者导航卫星计时和时间比对系统,或者地面控制中心发送标准时基校准系统;所述的导航卫星计时和时间比对系统的标准参照系统包括北斗系统,或者gps系统;所述的原子钟包括氢脉泽(受激辐射微波放大器)原子钟或者lit(线性离子捕获技术)原子钟;所述的姿态控制系统包括姿态敏感器、姿态控制执行机构,所述的姿态敏感器包括陀螺仪、精密星敏感器、精密太阳敏感器,所述的陀螺仪包括光纤陀螺仪或者激光陀螺仪;所述的位置控制系统,包括测量系统、控制系统和执行系统,所述的执行系统,包括冷气推进系统、或者化学推进系统、或者电推进系统;所述的通信系统包括无线电通信系统或者光通信系统;所述的光伏综合电源系统包括电源管理系统、光伏电池组、蓄电池组、自发电电源,所述的自发电电源包括化学电池或者核电池,所述的核电池包括放射性同位素电池;

所述的地面控制中心包括计算机控制系统,天线阵列测控系统,信号处理系统,综合电源系统,标准时基校准系统,标准频率校准系统,测控通信系统,对天基阵元链路天线,对地基阵元链路天线,有线网络及接口;或者还包括主任务天线阵元系统;所述的天线阵列测控系统,包括天线阵列控制系统,天线阵列监测系统及导航系统;所述的天线阵列监测系统,包括基线测量系统;所述的基线测量系统,包括无线电、激光组合测量系统;所述的无线电、激光组合测量系统,包括发射无线电波束往粗略预估方向或者预估范围搜索、实现目标粗捕获,获得目标的低精度方位信息的装置,基于该低精度方位信息引导激光宽波束指向目标方位、获得目标的中精度方位信息的装置,基于该中精度方位信息引导激光窄波束指向目标方位、获得目标的高精度方位信息和距离信息的装置;所述的地面控制中心的计算机控制系统,包括天线阵列控制系统的计算机控制系统;所述的地面控制中心的标准时基校准系统,包括原子钟系统,或者导航卫星计时和时间比对系统,或者地面控制中心发送标准时基给各天线阵元进行校准系统;所述的导航卫星计时和时间比对系统的标准参照系统包括北斗系统,或者gps系统;所述的原子钟包括氢脉泽(受激辐射微波放大器)原子钟或者lit(线性离子捕获技术)原子钟;所述的信号处理系统,包括时延补偿装置、相位校正装置、信号合成装置;所述的主任务天线阵元系统包括,天线组件,发射机/接收机组合系统(t/r系统),信号转换组件,传递网络,或者还包括光纤-微波通信接口、光发射机、光接收机,所述的天线组件包括天线支架、反射面、馈源,所述的天线支架包括固定支架或者可自动调节角度的支架。

所述的地基天线阵元包括,天线阵元主体,计算机控制系统,信号预处理系统,光伏综合电源系统,标准时基校准系统,标准频率校准系统,测控通信系统,主任务天线系统,对地面控制中心链路天线系统,对主控航天器或者天基天线阵元链路天线系统,有线网络及接口;所述的主任务天线系统包括,天线组件,发射机/接收机组合系统(t/r系统),信号转换组件,传递网络,或者还包括光纤-微波通信接口、光发射机、光接收机,所述的天线组件包括天线支架、反射面、馈源,所述的天线支架包括固定支架或者可自动调节角度的支架;所述的标准时基校准系统,包括自带原子钟系统,或者导航卫星计时和时间比对系统,或者地面控制中心发送标准时基校准系统;所述的导航卫星计时和时间比对系统的标准参照系统包括北斗系统,或者gps系统;所述的原子钟包括氢脉泽(受激辐射微波放大器)原子钟或者lit(线性离子捕获技术)原子钟;所述的通信系统包括无线电通信系统或者光通信系统;一部分天线阵元还包括有天线阵列辅助测控系统,辅助地面控制中心或者主控航天器对天线阵列进行测控;所述的天线阵列辅助测控系统,包括天线阵列辅助控制系统,天线阵列辅助监测系统;所述的天线阵列辅助监测系统,包括基线测量系统,所述的基线测量系统,包括无线电、激光组合测量系统;所述的无线电、激光组合测量系统,包括发射无线电波束往粗略预估方向或者预估范围搜索、实现目标粗捕获,获得目标的低精度方位信息的装置,基于该低精度方位信息引导激光宽波束指向目标方位、获得目标的中精度方位信息的装置,基于该中精度方位信息引导激光窄波束指向目标方位、获得目标的高精度方位信息和距离信息的装置。

本发明通过在太空进行天线组阵,避免了大气层对信号的衰减,和大气层变化引起的信号畸变及不稳定性,提高了信号的增益,减少了信号的失真;太空组阵避免了重力引起的天线变形引起的性能下降,并减少天线的驱动伺服阻力、提高了天线对目标的跟踪能力;太空组阵,不仅可以组成平面阵列,还可以组成曲面阵列,不仅可以可以组成一维阵列、二维阵列还可以组成三维阵列,进一步扩展了阵列天线技术的发展空间;天基天线阵元和地基天线阵元配合组阵,可发挥现有设备的潜力,加快任务进度,既可大幅度提高测控能力,又可节约航天探测工程经费,起到节约经费,提高效率,提高运行质量的有益效果。

附图说明

图1是一种刚性连接组阵太空阵列天线示意图。

图2是图1的a向局部放大视图。

图3是天线系统机箱的天线位置微调组件的结构示意图。

图4是天线阵元与主控航天器直接连接、或天线阵元与主控航天器中继连接示意图。

图5是可微调接口结构示意图。

图6是一种编队卫星组阵太空天线阵列示意图。

图7是图6天线阵列扩充后的一种更多天线阵元的天线阵列示意图。

具体实施方式

实施例1,图1、图2、图3为实施例1的示意图,这是一种刚性连接组阵太空阵列天线;其主要组成部分的说明见[0005]、[0006]、[0007]段所述;其工作原理是,当系统需要处于信号接收工作状态时,各t/r系统的收发开关置为接收位置,天线阵列测控系统控制所有天线阵元主瓣方向指向同一目标空域,各天线阵元的馈源接收目标信源的信号,信号经接收机低噪声放大、下变频转换为中频信号、滤波减低噪声电平,经信号转换组件进行模数转换为数字信号,经传递网络传递至信号处理系统,信号处理系统,把各天线阵元传输来的同一目标信源的信号,进行时延补偿、相位校正,然后按照合成算法把信号合成为信噪比大为提高的信号;所述的算法包括全频谱合成(fsc)、复符号合成(csc)、符号流合成(ssc)、基带合成(bc)、载波组阵(ca);标准时基系统,标准频率校准及控制系统,为整个阵列天线系统提供时间标准、频率标准,保证时延补偿、相位校正的可靠性和精度;信号的传输可以全部是电信号,也可以在网络的部分环节以光信号的方式传输,这就需要有光纤-微波通信接口、光发射机、光接收机;由于环境应力或者其它因素的影响,例如热胀冷缩引起天线阵元的结构尺寸变化等等,从而引起天线相位中心的缓慢漂移,这种漂移虽然不大,但是对组阵信号合成影响不小;若组阵天线相位中心平面垂直于来波方向,如果平面度误差变化为3毫米,则相对于ka波段的30ghz信号就是108°的相位误差;这种误差,通过天线阵列测控系统进行监测,并控制天线位置微调组件及时补偿;当系统需要处于信号发射工作状态时,各t/r系统的收发开关置为发射位置,天线阵列测控系统控制所有天线阵元主瓣方向指向同一目标空域,发射通道系统的信号流向和接收通道信号流向相反,发射信号从信号处理系统发出,经信号转换组件进行数模转换为模拟信号,经传递网络传递至发射机进行上变频、驱动放大、功率放大,通过馈源和天线发射;发射机还包括隔离器(当功放故障时保护功率通道其它器件不损坏),带通滤波器(改善信号信噪比),定向耦合器,监测保护器、高功率限幅器(保护功率放大器);发射通道还包括发射功率分配网络,相位控制系统;所述的相位控制系统完成上行信号相位对齐,实时补偿信号在发射通道传输变换过程中产生的相位漂移,保证从各天线阵元发射出的射频信号的相位一致性;天线阵元布局,采用稀布天线阵列;稀布天线阵列能以较少的阵元实现扫描波束变窄、分辨率提高、互耦效应减弱等技术指标,从而显著降低成本;或者用同样数量的阵元,实现更好的技术指标;主控航天器的姿态控制系统、位置控制系统是航天器正常运行的必要配置,星间链路天线系统、用于保持和其它航天器的通信联络畅通,对地链路天线系统、用于保持和地面控制中心的通信联络畅通。

实施例2,图1、图2、图3、图5也为实施例2的示意图,这是一种半刚性连接组阵太空阵列天线;其主要组成部分的说明见[0008]、[0009]段所述;其工作原理同实施例1类似,不再赘述,其改进处是主控航天器与天线阵元的机械接口包括可微调接口,可以对天线阵元之间的沿阵列平面方向的相位中心漂移进行微调补偿,提高组阵信号合成的质量。

实施例3,图4是实施例2的示意图,其可以是一种刚性连接组阵太空阵列天线;其主要组成部分的说明见[0005]、[0006]、[0007]段所述;其工作原理同实施例1,不再赘述,其不同点是所述的连接方式包括天线阵元通过连接单元直接与主控航天器连接的直接连接方式,或者天线阵元通过连接单元与中间连接单元连接中继、然后再通过连接单元与主控航天器连接的中继连接方式;例如,天线阵元35是与主控航天器36直接连接,天线阵元37是与主控航天器37中继连接;其也可以是一种半刚性连接组阵太空阵列天线;其主要组成部分的说明见[0008]、[0009]段所述;其工作原理同实施例1类似,不再赘述,其不同点是所述的连接方式包括天线阵元通过连接单元直接与主控航天器连接的直接连接方式,或者天线阵元通过连接单元与中间连接单元连接中继、然后再通过连接单元与主控航天器连接的中继连接方式;例如,天线阵元35是与主控航天器36直接连接,天线阵元37是与主控航天器37中继连接;而且主控航天器与天线阵元的机械接口包括可微调接口,天线阵元与天线阵元的机械接口包括可微调接口,可以对天线阵元之间的沿阵列平面方向的相位中心漂移进行微调补偿,提高组阵信号合成的质量。

实施例4,图1、图2、图4也是实施例4的示意图,把图中的刚性连接结构换成绳系结构就是一种绳系卫星组阵太空阵列天线;其主要组成部分的说明见[0010]、[0011]段所述;其组阵电气工作原理及天线阵元布局原理同实施例1类似,不再赘述;由于绳系连接的各天线阵元是通过运动把绳系拉紧使绳系处于稳定的系留状态,由于绳系连接对天线阵元的姿态没有约束力,所以各天线阵元必须自行控制姿态以符合组阵信号合成的需要,有时还需要对位置进行控制,对天线角度及轴向位置进行控制以符合组阵信号合成的需要;天线阵元与主控航天器之间、天线阵元之间的通信联系包括有线或者无线,所述的无线通信包括无线电通信或者光通信。

实施例5,图6是实施例5的示意图,这是一种编队卫星组阵太空天线阵列,其主要组成部分的说明见[0012]、[0013]段所述;其组阵电气工作原理同实施例1类似,不再赘述;由于是编队卫星,所以各天线阵元必须自行控制姿态、控制位置以使各天线阵元天线相位中心符合组阵信号合成的需要,采用无线电、激光组合测量系统,或者无线电、红外、激光组合测量系统,进行基线或者状态测量;编队卫星组阵比较灵活,可以根据任务变化进行新编队,可以根据需要进行扩充,例如图7就是图6天线阵列扩充后的一种更多天线阵元的天线阵列;编队卫星组阵不仅可以组成平面阵列,还可以组成曲面阵列,不仅可以可以组成一维阵列、二维阵列还可以组成三维阵列。

实施例6,一种远程天基天线阵元组阵系统太空阵列天线,由地球静止同步轨道上相隔120°的2个天线阵元,或者多于2个的天线阵元组阵,或者间隔距离更长或更近距离的天线阵元组阵;其主要组成部分的说明见[0014]、[0015]段所述;这是一种甚长基线(vlbi)干涉测量装置,由于突破了在地球表面组阵基线长度受到限制的束缚,(例如地球静止同步轨道上相隔120°的2个天线阵元基线长度就有7万多千米,远大于地基天线之间可能的最大距离),而且避免了大气层引起的信号传输误差,因而极大地提高了分辨率;采用微波或者光通信进行信号及时高速传输;采用的原子钟包括氢脉泽(受激辐射微波放大器)原子钟或者lit(线性离子捕获技术)原子钟,并且定时互相比对校准,保证时间基准的精确可靠,从而保证时间、频率测量的精确可靠,为时延补偿、相位校正、信号合成的精确可靠提供了基础保障。

实施例7,利用现有的天基天线、地基天线组阵,其主要组成部分的说明见[0016]、[0017]、[0018]、[0019]段所述;利用现有资源,根据不同的任务技术要求,组成不同的天线阵列;如果技术要求高、原有天线组阵不能满足,那也可以充分利用现有设备,只需增加少量现有设备不能代替的设备。例如我国现有资源包括,在佳木斯和喀什分别建有64米和35米口径天线的深空测控设备,射电天文观测网有贵州喀斯特的500米、上海的25米、北京的50米、昆明的40米、乌鲁木齐的25米口径的射电望远镜,我国航天测控网还有多台套天线口径为12米、15米、18米的航天通信设备,已有在地球静止同步轨道上东经58.75°、80°、110.5°、140°、160°的静止同步卫星,以及其它资源;这些宝贵的资源,如能合理配合组阵,(也许需要增加必要的组阵附件和设备,但是也比新建要快得多、省得多),必将显著提高我国深空测控能力,同时可以加快相关任务进度,节约航天探测工程的经费投入。

为了详细说明本发明,本说明书描述了一些具体结构和数据,目的是利于读者理解发明的内容,这些具体结构和数据都仅仅是为了举例说明而非限定,在本发明权利要求的基本思想范围内所做的各种改变、替换和更改所产生的全部或部分等同物,都在本发明权利要求的保护范围内。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1