一种应用于低轨卫星互联网宽带终端的稀疏天线阵列的制作方法

1.本技术涉及卫星通信天线领域，具体涉及一种应用于低轨卫星互联网宽带终端的稀疏天线阵列。


背景技术：

2.稀疏阵列天线是指天线单元交错稀疏分布于同一个天线孔径上,通过共享一副天线孔径来同时完成原先分别由不同天线完成的多种战术功能，现有技术中用于低轨卫星通信的宽带终端一般采用相控阵天线，天线的布阵形式一般采用矩形栅格布阵或者三角栅格布阵，一个天线连接一个t/r通道，在确定的口径尺寸下，矩形栅格和三角形栅格的天线数量为确定值，通道数量和天线数量相同。对于稀疏阵列，同样是一个天线连接一个t/r通道。
3.通过算法的优化可以使阵列在相同等效口径下天线数量减少，从而通道数量减少，但是为了弥补稀疏带来的口径效率损失，天线的实际口径尺寸大于等效口径尺寸，从现有技术方案可以看出传统的矩形栅格和三角栅格布阵下，天线数量和通道数量一一对应，不能减少通道数量。对于相控阵，成本主要集中在tr组件，采用该方式的低轨卫通静中通相控阵难以降低层本。而稀疏阵会增加阵列尺寸，且算法优化设计困难，各天线边界条件各不一样，增加了测试校准的难度。


技术实现要素：

4.本技术所要解决的技术问题是通道数量无法减少，或在减少通道数量时带来阵列尺寸增加、设计困难、校准复杂的问题，目的在于提供一种应用于低轨卫星互联网宽带终端的稀疏天线阵列，通过对天线阵列采用1驱2的形式，两个天线共用一个通道，在不增加阵列尺寸的情况下，减少通道数量，从而降低层本，同时不改变天线阵元的边界条件，不会增加测试校准的难度。
5.本技术通过下述技术方案实现：一种应用于低轨卫星互联网宽带终端的稀疏天线阵列，包括稀疏阵列：所述稀疏阵列包括若干个阵列单元，所述阵列单元包括若干子阵组；所述子阵组类型包括1驱2子阵和1驱1子阵；所述阵列单元具体包括第一子阵组、第二子阵组和第三子阵组：所述第一子阵组和第二子阵组均包括两个子阵，所述第三子阵组包括一个子阵。
6.本技术主要针对低轨静中通，通过设置稀疏阵列包括若干个阵列单元，阵列单元包括若干子阵组；子阵组类型包括1驱2子阵和1驱1子阵；通过对稀疏阵列采用1驱2的形式，两个天线共用一个通道，在不增加阵列尺寸的情况下，减少通道数量，从而降低层本，同时不改变天线阵元的边界条件，不会增加测试校准的难度。
7.进一步的，所述阵列单元具体包括第一子阵组、第二子阵组和第三子阵组：所述第一子阵组和第二子阵组均包括两个子阵，第三子阵组包括一个子阵。
8.进一步的，所述第一子阵组和第二子阵组均为1驱2子阵，所述第三子阵组为1驱1
子阵，每个所述阵列单元包括三个第一子阵组、两个第二子阵组和两个第三子阵组。
9.进一步的，所述阵列单元的排布方式为：y方向行数为3，x方向列数为4，形成3*4的排布方式。
10.进一步的，所述阵列单元的每一行均包括一个第一子阵组，每行的第一子阵组从第一列开始在y方向向后错位一个单元间距，所述一个单元间距为一个子阵所占的位置。
11.进一步的，每个阵列单元在x方向上的第一列和第四列均设置有一个第二子阵组。
12.进一步的，每个阵列单元在x方向上的第一行和第三行均设置有第三子阵组：第一行的第三子阵组设置在第三列；第三行的第三子阵组设置在第二列。
13.进一步的，还包括多层印制板和电机：所述稀疏阵列蚀刻压合在多层印制板上；所述多层印制板连接在电机上。
14.进一步的，所述第一子阵组的两个子阵以及第二子阵组的两个子阵均通过1分2功分/合路器连接；第一子阵组的两个子阵以及第二子阵组的两个子阵的公共端均连接t/r组件；所述第三子阵组的子阵通过传输线连接t/r组件。
15.进一步的，所述天线阵列印制在多层印制板上，所述天线阵列连接多层印制板的另一面设置有天线罩，所述电机与天线整机结构连接，所述天线整机结构控制电机机械转动改变天线波束的指向。采用机电扫描的方式，电机偏转天线，类似于风扇摇头的方式来增大扫描角度。可以有效降低天线口径，实现底层本。在扫描的过程中，随天线的波束扫描角度变大，天线的增益会降低，波束会展宽，在确定阵列规模时，需要保证天线在最大角度的增益满足通信需求。通过电机扫描，可以减少天线的电扫角度，增益较低得更少，则需要的阵列规模更小，相应天线的口径就更小，并且通过对天线阵列以周期稀疏拓展为整阵，这样做可以实现模块化，以最小周期的阵列单元为模块，重复拓展，可以减少设计难度，实现产品设计的模块化。
16.本技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1.本技术通过对天线阵列采用1驱2的形式，两个天线共用一个通道，在不增加阵列尺寸的情况下，减少通道数量，从而降低层本，同时不改变天线阵元的边界条件，不会增加测试校准的难度；2.本技术采用机电扫描的方式，可以有效降低天线口径，实现底层本；3.本技术采用阵列单元在x方向采用1驱2子阵、阵列单元在y方向采用1驱2子阵以及采用1驱1子阵形成阵列单元，并将多个阵列单元拓展为整阵，能够实现通道百分之58的稀疏，同时能够实现天线方位角phi=0～360
°
，立轴角theta=0～40
°
的扫描，将相控阵电扫和机械扫描结合实现机电混合扫描，实现整机方位角phi=0～360
°
，立轴角theta=0～70
°
的扫描，具备传统1驱2布阵方式扫描性能上的优势。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被
看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：图1是本发明一种应用于低轨卫星互联网宽带终端的天线阵列通道稀疏方式的天线阵面排布示意图；图2是本发明一种应用于低轨卫星互联网宽带终端的天线阵列通道稀疏方式的天线1驱2形式示意图；图3是本发明一种应用于低轨卫星互联网宽带终端的天线阵列通道稀疏方式的电机与天线连接方式示意图。
18.附图中标记及对应的零部件名称：1、天线阵列；10、阵列单元；11、第一子阵组；12、第二子阵组；13、第三子阵组；14、t/r组件；15、1分2功分/合路器；2、多层印制板；3、电机；4、天线罩。
具体实施方式
19.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本技术作进一步的详细说明，本技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本技术，并不作为对本技术的限定。
20.需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
21.现有技术中用于低轨卫星通信的宽带终端一般采用相控阵天线，天线的布阵形式一般采用矩形栅格布阵或者三角栅格布阵，一个天线连接一个t/r通道。
22.矩形栅格布阵间距需满足：矩形栅格布阵间距需满足：其中，、为扫描角度，为方位面上阵元数，为俯仰面上阵元数。
23.三角栅格布阵间距需满足：其中，，、为扫描角度，为方位面上阵元数，为俯仰面上阵元数。
24.由此可以看出，在确定的口径尺寸下，矩形栅格和三角栅格的天线数量为确定值，通道数量和天线数量相同。
25.实施例1如图1所示，本实施例提供一种应用于低轨卫星互联网宽带终端的稀疏天线阵列，包括稀疏阵列1：
稀疏阵列1包括若干个阵列单元10，所述阵列单元10包括若干子阵组；子阵组类型包括1驱2子阵和1驱1子阵；阵列单元具体包括第一子阵组11、第二子阵组12和第三子阵组13：第一子阵组11和第二子阵组12均包括两个子阵，第三子阵组13包括一个子阵。
26.本技术通过设置稀疏阵列1包括若干个阵列单元10，阵列单元10包括若干子阵组；子阵组类型包括1驱2子阵和1驱1子阵。主要针对低轨静中通，通过对稀疏阵列1采用1驱2的形式，两个天线共用一个通道，在不增加阵列尺寸的情况下，减少通道数量，从而降低层本，同时不改变天线阵元的边界条件，不会增加测试校准的难度。
27.如图2所示，一个t/r通道连接两个天线阵元，对它们进行馈电。现有技术中通常采用的是天线子阵类型为1驱1，就是一个天线阵元连接一个t/r通道，因为在传统的情况下，阵列规模和通道数量一样，即为天线阵元数量和通道数量一样，比如在一个m
×
n的平面阵中，该平面阵中的通道数量为m
×
n个本技术中的天线子阵采用1驱2的方式，2个天线共用一个通道，经过合理的天线排布，能够减少栅瓣影响，由于栅瓣占据了辐射能量，使天线增益降低。从栅瓣看到的目标与主瓣看到的目标易于混淆，导致目标位置模糊。干扰信号从栅瓣进入接收机将影响通信系统的正常工作。因此应合理地选择天线的阵元间距避免出现栅瓣，极限情况下，对于m
×
n的平面阵，其通道数量为(m
×
n)/2个，因此相对来说，在不减少天线数量的情况下减少了通道数量。
28.在一些可能的实施例中，阵列单元10具体包括第一子阵组11、第二子阵组12和第三子阵组13：第一子阵组11和第二子阵组均包括两个子阵，第三子阵组13包括一个子阵。
29.在一些可能的实施例中，第一子阵组11和第二子阵组12均为1驱2子阵，第三子阵组13为1驱1子阵，每个阵列单元10包括三个第一子阵组11、两个第二子阵组12和两个第三子阵组13。
30.在一些可能的实施例中，阵列单元10的排布方式为：y方向行数为3，x方向列数为4，形成3*4的排布方式。
31.在一些可能的实施例中，阵列单元10的每一行均包括一个第一子阵组11，每行的第一子阵组11从第一列开始在y方向向后错位一个单元间距，一个单元间距为一个子阵所占的位置。
32.在一些可能的实施例中，每个阵列单元10在x方向上的第一列和第四列均设置有一个第二子阵组12。
33.在一些可能的实施例中，每个阵列单元10在x方向上的第一行和第三行均设置有第三子阵组13：第一行的第三子阵组13设置在第三列；第三行的第三子阵组13设置在第二列。
34.在一些可能的实施例中，第一子阵组11的两个子阵以及第二子阵组12的两个子阵均通过1分2功分/合路器15连接；第一子阵组11的两个子阵以及第二子阵组12的两个子阵的公共端均连接t/r组件14；第三子阵组13的子阵通过传输线连接t/r组件14。
35.在一些可能的实施例中，阵列单元10中在y方向的第一行第一子阵组11的公共端朝向第二行连接t/r组件14，在y方向的第二行第一子阵组11的公共端朝向第一列连接t/r组件14，在y方向的第三行第一子阵组11的公共端朝向第二行连接t/r组件14；阵列单元10中在x方向上的第一列中的第二子阵组12的公共端朝向第二列连接t/r组件14，在x方向上的第四列中的第二子阵组12的公共端朝向第三列连接t/r组件14；阵列单元10中在y方向的第一行的第三子阵组13朝向第二列连接t/r组件14，在y方向的第一行的第三子阵组13朝向第二列连接t/r组件14。
36.如图3所示，还包括多层印制板2和电机3：稀疏阵列1蚀刻压合在多层印制板2上；多层印制板2连接在电机3上，稀疏阵列1连接多层印制板2的另一面设置有天线罩4。
37.在一些可能的实施例中，电机3与天线整机结构连接，所天线整机结构控制电机3机械转动改变天线波束的指向。采用机电扫描的方式，可以有效降低天线口径，实现底层本。
38.本技术的关键点是，采用阵列单元10在x方向采用1驱2子阵、阵列单元10在y方向采用1驱2子阵以及采用1驱1子阵形成阵列单元10，并将多个阵列单元10拓展为整阵，能够实现通道百分之58的稀疏，可有效降低通道成本。
39.同时能够实现天线方位角phi=0～360
°
，立轴角theta=0～40
°
的扫描，将相控阵电扫和机械扫描结合实现机电混合扫描，实现整机方位角phi=0～360
°
，立轴角theta=0～70
°
的扫描，具备传统1驱2布阵方式扫描性能上的优势。阵列x方向一驱2子阵、阵列y方向一驱2子阵以及1驱1子阵组成周期单元。
40.采用阵列x方向一驱2子阵、阵列y方向一驱2子阵以及1驱1子阵组成周期单元，具体的排布方式就是图1所示的方式。在这种排布方式下，理论计算的天线方向图可以实现方位角phi=0~360
°
，立轴角theta=0~40
°
的扫描；然后这个基础上使用电机3偏转天线，类似于风扇摇头的方式来增大扫描角度。
41.在扫描的过程中，随天线的波束扫描角度变大，天线的增益会降低，波束会展宽，在确定阵列规模时，需要保证天线在最大角度的增益满足通信需求。通过电机3扫描，可以减少天线的电扫角度，增益较低得更少，则需要的阵列规模更小，相应天线的口径就更小，并且通过对稀疏阵列1以周期稀疏拓展为整阵，这样做可以实现模块化，以最小周期的阵列单元10为模块，重复拓展，可以减少设计难度，实现产品设计的模块化。
42.以上所述的具体实施方式，对本技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本技术的具体实施方式而已，并不用于限定本技术的保护范围，凡在本技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。