一种卫星通信多波束天线的制作方法

本实用新型属于微波毫米波通信技术领域，具体涉及一种卫星通信多波束天线。

背景技术：

自美国马斯克开展“星链”计划，逐渐在地球周围部署低轨道卫星以来，卫星通信系统逐渐走向人们的视野，并以国家战略需求为牵引，按照“天基组网、天地互联、全球服务”的思路，提出并部署了高低轨道卫星网络，通过建设天基信息网，协同对接地面互联网、移动通信网，最终实现全球覆盖、随遇接入、按需服务、安全可信的高低轨道卫星信息网络，卫星通信的时代即将全面开启。

但在卫星通信信道环境中，信道资源十分宝贵且非常有限，随着低轨道卫星宽带通信网应用的发展，以及数据传输容量要求的增大，高效合理利用信道资源是需要解决的关键问题。多波束天线技术可以使波束空间隔离达到多重频率复用，同时还能加大可用带宽和信道容量，实现同时追踪多目标，有效提高系统资源和性能。且多波束相控阵天线通过电扫描实现波束捷变，通过分布式功放提升可靠性，通过低噪声放大器(lna)和功率放大器(pa)的前置减小馈电损耗，通过采用阵面复用减少口径尺寸和重量，更容易实现低剖面、轻量化、集成化的需求，因此多波束有缘相控阵具有较大优势。

本设计的基于低温共烧陶瓷(ltcc)的方式实现卫星通信多波束天线架构在民用上可以实现卫星搭载，因为其具有小体积，低剖面。卫星在低轨道运行时，通过相控阵天线与安装在地面或建筑上的基站进行高速通信，搭建出卫星互联网络。在军事领域，可以实现对多个目标进行追踪并对其实施精确打击。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决现有有源相控天线的基本特点及其不足，尤其是传统的模拟射频波束形成架构多采用印制电路板(pcb)结构，但由于pcb的打孔工艺的限制，其最高只能形成双波束的问题，提出了一种卫星通信多波束天线。

本实用新型的技术方案是：一种卫星通信多波束天线包括若干天线单元和若干多通道幅相调制放大单元；

多通道幅相调制放大单元的四个输入端均接入天线单元；每个多通道幅相调制放大单元输出四波束。

进一步地，每个多通道幅相调制放大单元的结构相同，均包括四通道分支信号模块、第一馈电网络、第二馈电网络、第三馈电网络和第四馈电网络；

每个通道分支信号模块的输入端均接入天线单元；每个通道分支信号模块的第一输出端作为第一馈电网络的输入端，其第二输出端作为第二馈电网络的输入端；每个通道分支信号模块的第三输出端作为第三馈电网络的输入端，其第四输出端作为第四馈电网络的输入端；第一馈电网络、第二馈电网络、第三馈电网络和第四馈电网络输出四波束。

进一步地，四通道分支信号模块的结构相同，均包括两个lna和四条信号小支路；

每个lna的输入端均接入天线单元；两个lna的两路输出端分别与四条信号小支路的输入端一一对应通信连接；四条信号小支路的输出端分别作为第一馈电网络的输入端、第二馈电网络的输入端、第三馈电网络的输入端和第四馈电网络的输入端。

进一步地，每个信号小支路的结构相同，均包括移相器和vga；

lna的输出端和移相器的输入端通信连接；移相器的输出端和vga的输入端通信连接；每个vga的输出端均作为馈电网络的输入端。

本实用新型的有益效果是：本卫星通信多波束天线包含多个通道，在多通道幅相调制放大单元内部对信号进行功分和合路，各个通道可接受外部毫米波信号，实现各通道独立的调幅、调相和放大，集成了分合路和多通道的调幅调相和放大功能，减少了相控阵天线中芯片的种类和数量，极大的简化了外部电路的设计。在民用上可以实现卫星搭载，因为其具有小体积和低剖面。卫星在低轨道运行时，通过相控阵天线与安装在地面或建筑上的基站进行高速通信，搭建出卫星互联网络。在军事领域，可以实现对多个目标进行追踪并对其实施精确打击。

附图说明

图1为卫星通信多波束天线的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型提供了一种卫星通信多波束天线，包括若干天线单元和若干多通道幅相调制放大单元；

多通道幅相调制放大单元的四个输入端均接入天线单元；每个多通道幅相调制放大单元输出四波束。

在本实用新型实施例中，如图1所示，每个多通道幅相调制放大单元的结构相同，均包括四通道分支信号模块、第一馈电网络、第二馈电网络、第三馈电网络和第四馈电网络；

每个通道分支信号模块的输入端均接入天线单元；每个通道分支信号模块的第一输出端作为第一馈电网络的输入端，其第二输出端作为第二馈电网络的输入端；每个通道分支信号模块的第三输出端作为第三馈电网络的输入端，其第四输出端作为第四馈电网络的输入端；第一馈电网络、第二馈电网络、第三馈电网络和第四馈电网络输出四波束。

在本实用新型实施例中，如图1所示，四通道分支信号模块的结构相同，均包括两个lna和四条信号小支路；

每个lna的输入端均接入天线单元；两个lna的两路输出端分别与四条信号小支路的输入端一一对应通信连接；四条信号小支路的输出端分别作为第一馈电网络的输入端、第二馈电网络的输入端、第三馈电网络的输入端和第四馈电网络的输入端。

在本实用新型实施例中，如图1所示，每个信号小支路的结构相同，均包括移相器和vga；

lna的输出端和移相器的输入端通信连接；移相器的输出端和vga的输入端通信连接；每个vga的输出端均作为馈电网络的输入端。

在本实用新型实施例中，如图1所示，图中每一个虚线框内代表一个单元，该多通道幅相调制放大单元将功分电路和多个通道的微波电路集成到一个单元，单元的各通道均包含调幅调相单元和放大单元，实现多通道的独立调幅调相。其主要工作原理为毫米波信号通过天线进入多通道幅相调制放大单元，通过天线一分为二，其中一路信号进入低噪声功率放大器lna，对毫米波信号进行低噪声放大，之后再将放大过后的信号一分为二，分别送入对应的支路。以a1信号为例，此支路有一个移相器和可变增益放大器vga，移相器的作用是对信号的相位进行调整，已到达所希望的相位；可变增益放大器vga的作用是对信号的幅度进行调制，使信号达到预期幅度。最后所得到的信号在最后的合成时，能够达到最大。其余每条小支路都会经过与a1相同的过程，得到信号a1-a4、b1-b4、c1-c4和d1-d4。其分别对应的输出为a、b、c和d，由此单个单元当中提供了四波束信号，其余单元同样地提供四波束信号，直到第n个单元产生输出an、bn、cn、dn，再由n个单元组成的阵面形成独立可控的四波束。

本实用新型的工作原理及过程为：多通道幅相调制放大单元的内部结构自主设计，单个多通道幅相调制放大单元中含8通道输入和4通道输出，8通道16路输入两两结合，连接至四个天线单元，四通道的输出都是基于设计需求并经过合成的信号。在多通道幅相调制放大单元内部对信号进行功分和合路，各个通道可接受外部数字信号控制，实现各通道独立的调幅、调相和放大。

本实用新型的有益效果为：本卫星通信多波束天线包含多个通道，在多通道幅相调制放大单元内部对信号进行功分和合路，各个通道可接受外部毫米波信号，实现各通道独立的调幅、调相和放大，集成了分合路和多通道的调幅调相和放大功能，减少了相控阵天线中芯片的种类和数量，极大的简化了外部电路的设计。在民用上可以实现卫星搭载，因为其具有小体积和低剖面。卫星在低轨道运行时，通过相控阵天线与安装在地面或建筑上的基站进行高速通信，搭建出卫星互联网络。在军事领域，可以实现对多个目标进行追踪并对其实施精确打击。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。