[实用新型]一种机载天线及地空通信系统

说明书

技术领域

本实用新型属于地空通信领域，尤其涉及一种机载天线及地空通信系统。

背景技术

目前在地空通信领域，地面基站设备与飞机上的天线设备之间的信号传输主要是通过单极化多天线空间分集技术来实现，比如著名的美国Gogo公司的地空通信系统使用的就是单极化多天线空间分集技术。

单极化多天线空间分集技术是一种利用空间多路分集的MIMO(Multiple-InputMultiple-Output，多输入多输出)技术，在发射端和接收端使用多路发射和多路接收，能提高无线信号的接收增益，改善通信质量，可在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，成倍提高通信速率，能有效抵抗无线信道衰落的影响，可以提高多径衰落信道下的传输可靠性。

然而，一方面，在地对空无线覆盖场景中，飞机接收到的地面无线电磁波信号的路径相对比较单一，接收到的反射和折射信号较少，无线信号的多径效应并不明显，因此单极化多天线的空间分集接收增益效果并不显著。另一方面，单极化多天线需要具有多幅天线且只有在天线之间具有足够的水平和垂直空间隔离时才能实现多径条件下的有效分集接收，而飞机外空间狭小，可安装飞机天线的位置非常有限，能满足水平和垂直隔离距离的难度较大，如果要将单极化多天线安装在飞机上，就要对其进行改装，改装的过程非常复杂且成本非常高，后期维护成本也很大。因此，在现有的地空通信技术中，存在信号传输效果不佳且安装成本高昂的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种机载天线及地空通信系统，旨在解决现有的地空通信技术中存在的信号传输效果不佳和安装成本高昂等问题。

本实用新型实施例一方面提供一种机载天线，所述机载天线安装于飞机腹部，包括：MIMO天线、固定部以及射频接口；所述MIMO天线包括：第一天线和第二天线，其中所述第一天线为水平极化天线，所述第二天线为垂直极化天线，所述水平极化天线和所述垂直极化天线垂直相交；所述固定部，设置于所述MIMO天线与所述射频接口之间，用于将所述MIMO天线固定安装于所述飞机腹部的外侧；所述射频接口包括：第一射频接口与第二射频接口，其中所述第一射频接口用于接入或输出水平极化信号，所述第二射频接口用于接入或输出垂直极化信号。

优选地，所述机载天线还包括天线壳体，所述水平极化天线与所述垂直极化天线共同形成一根物理天线，并被封装于所述天线壳体中。

优选地，所述天线壳体包括：第一壳体部和第二壳体部；所述第一壳体部用于封装所述水平极化天线，所述第二壳体部用于封装所述垂直极化天线；所述第一壳体部垂直于所述第二壳体部，并与所述固定部平行，使得当所述固定部将所述MIMO天线固定于所述飞机腹部的外侧时，所述MIMO天线整体与所述飞机腹部保持平行。

优选地，所述水平极化天线为多个同类天线构成的天线阵列，所述垂直极化天线为多个同类天线构成的天线阵列。

本实用新型实施例另一方面提供一种地空通信系统，所述系统包括：地面基站以及包括上述机载天线的机载通信设备；所述地面基站包括：基站天线以及信号处理装置；所述基站天线包括至少一对水平极化天线和垂直极化天线构成的双极化MIMO天线，所述信号处理装置用于调制解调MIMO信号。

优选地，所述机载天线的水平半功率角为360°，垂直半功率角为80°～90°；所述基站天线的水平半功率角为55°～65°，垂直半功率角为15°～25°。

本实用新型通过在飞机腹部设置双极化MIMO天线，利用水平和垂直的两个极化波，实现天线的多路分集接收。由于分集接收增益与天线位置无关，覆盖主方向和边缘处的增益差别小，因此能大幅改善覆盖边缘处接收效果，避免覆盖范围缩小的问题。并且，由于分集接收增益不受空间多径的影响，只需一根天线即可实现两路分集接收，因此大大降低了减少了天线的数量，降低了在飞机中安装天线的复杂度，减小了飞机改装成本和后期天线维护的成本。

附图说明

图1是本实用新型一实施例提供的机载天线的结构示意图。

图2是本实用新型又一实施例提供的机载天线的结构示意图。

图3是本实用新型实施例中机载天线被安装于飞机腹部后的示意图。

图4、图5、图7、图8是本实用新型实施例中不同飞行姿态下的第一天线工作在703MHz频率时垂直方向的辐射场型图。

图6、图9是本实用新型实施例中不同飞行姿态下的第二天线工作在703MHz频率时垂直方向的辐射场型图。

图10是本实用新型一实施例提供的地空通信系统的结构示意图。