[发明专利]相控阵天线、机载天线及卫星通信系统

说明书

本申请公开了一种相控阵天线、机载天线及卫星通信系统。其中，相控阵天线包括发射阵列模块、接收阵列模块、模式选择模块、波束成形控制模块和信号参数调整模块；模式选择模块用于卫星轨道工作模式的切换；波束成形控制模块用于控制发射阵列模块的输出波束和接收阵列模块的输入波束；信号参数调整模块用于对输出波束和输入波束的功率和频率进行适应性调整。本申请的相控阵天线可同时支持卫星工作在高、低轨道中。

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种相控阵天线、机载天线及卫星通信系统。

背景技术

相控阵天线为通过控制阵列天线中辐射单元的馈电相位来改变方向图形状的天线，通过控制相位可以改变天线方向图最大值的指向，以达到波束扫描的目的。相控阵天线在不同轨道工作模式下所需的地面站性能指数G/T、EIRP(Effective Isotropic RadiatedPower，有效全向辐射功率)和瞬时工作带宽均不同，其中，G/T值用于反映地面站接收系统性能，G为接收天线增益，T为表示接收系统噪声性能的等效噪声温度。EIRP为地球站或卫星的天线发送出的功率和该天线增益的乘积。举例来说，机载相控阵天线在低轨道工作模式所需的地面站性能指数G/T和EIRP要比高轨道工作模式小10dB左右，而瞬时工作带宽要比高轨道高几倍。

随着卫星通信系统如Ka/Ku双频段卫星通信系统的不断发展，高低轨道融合的卫星通信系统成为趋势，对于高低轨道融合的机载相控阵天线来说，其不仅仅要支持高轨道工作模式和中低轨道工作模式，还要支持低轨道工作模式。

鉴于此，如何实现支持不同卫星轨道工作模式的低成本相控阵天线，是所属领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种相控阵天线、机载天线及卫星通信系统，可支持卫星工作在轨道工作模式中。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

本发明实施例一方面提供了一种相控阵天线，包括：

发射阵列模块、接收阵列模块、模式选择模块、波束成形控制模块和信号参数调整模块；

所述模式选择模块用于切换卫星轨道工作模式；

所述波束成形控制模块用于基于卫星的当前轨道工作模式的工作参数，控制所述发射阵列模块的输出波束和所述接收阵列模块的输入波束；

所述信号参数调整模块用于对所述输出波束和所述输入波束的功率和频率进行适应性调整。

可选的，所述发射阵列模块包括多个T模块，各T模块均包括多个辐射阵元；

各T模块用于对待发送信号进行信号处理；各辐射阵元用于对相应T模块的信号进行辐射处理；

相应的，所述波束成形控制模块包括发射波束成形控制模块；所述发射波束成形控制模块用于根据飞行器姿态位置信息和卫星位置计算各T模块的相位；或通过卫星下行波束进行跟踪调整所述输出波束的相位。

可选的，所述接收阵列模块包括多个R模块，各R模块均包括多个转换阵元；

各R模块用于对接收信号进行信号处理；各转换阵元用于将相应R模块的空间电磁波信号转换为电信号；

相应的，所述波束成形控制模块包括接收波束成形控制模块用于根据飞行器姿态位置信息和卫星位置计算各R模块的相位，或根据所述发射波束成形控制模块的波束指向计算各R模块的相位。

可选的，所述波束成形控制模块用于根据所述模式选择模块发送的轨道控制指令和工作参数生成波束控制字，并根据所述波束控制字对所述输出波束或输入波束实现波束成形。

可选的，所述波束成形控制模块用于当接收到高轨道控制命令，按照所述高轨道控制命令携带的工作频率生成波束控制字。