上海卫星电视上门安装：一种航空机载一体化五阵元卫星天线的制作方法

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　　本实用新型涉及天线，特别是涉及一种航空机载一体化五阵元卫星天线。

　　背景技术：

　　航空机装备抗干扰多阵元卫星天线是抑制恶意干扰和消除非恶意干扰的简单有效手段。在诸如敌方主动干扰的某些特殊应用场合，抗干扰多阵元卫星天线可用于与机载/弹载组合惯性导航系统配套，满足电子战战场的需求。抗干扰五阵元卫星天线可接收中国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，缩略词为BDS)、美国全球定位系统(Global Positioning System，缩略词GPS)、俄罗斯全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，缩略词GLONASS)信号，具备BDS频点B3 的抗干扰能力，以及BDS频点B1&B3的高精度测量功能，其相比七阵元卫星天线的主要优势是采用数字相控阵技术和空时自适应处理(Space-time Adaptive Processing，缩略词为STAP)算法，将波束零陷对准干扰源方向，在不增加天线阵元的情况下提高自由度，抑制多种强干扰，输出高信噪比，从而实现卫星接收机在电子战干扰环境下，正常有效地完成导航测距和定位。但是，现有的军用、民用抗干扰五阵元卫星天线，由于系统自身缺陷，易受外界干扰的现象日益突出。

　　技术实现要素：

　　本实用新型所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种改进的航空机载一体化五阵元卫星天线。

　　本实用新型的技术问题通过以下技术方案予以解决。

　　这种航空机载一体化五阵元卫星天线，包括一体成型的天线罩、底座、底盖、馈电板与天线双馈馈电点，以及设置在底座的五阵元微带偏振天线阵元，安装于航空机的前端、机腹或机顶，采用数字相控阵技术合理配置阵元相对位置，不同机型的安装角度适当调整，确保其信号接收面应平行于地面，以达到最佳接收效果，还采用空时自适应处理(Space-time Adaptive Processing，缩略词为STAP)算法弥补阵元间隔变小时引起的互耦影响，将干扰信号滤除，保证抗干扰的要求。

　　这种航空机载一体化五阵元卫星天线的特点是：

　　所述五阵元微带偏振天线阵元是传统右圆极化阵元和双线性极化阵元相结合的天线阵元，包括以2×2方阵的模式构成北斗B3天线阵的均匀分布在半径为1/3波长的圆周上的四个独立的北斗B3天线阵元，一个放置于北斗B3天线阵中间的GPS-L1/GLONASS-L1天线阵元，天线的方向图在多个干扰源方向自动形成零陷，有效抵御在复杂电磁环境下的脉冲、宽带、多点扫频压制干扰，且提高相同阵元的天线阵列的自由度，将更深的波束零陷对准干扰源方向，以接收中国的北斗二代卫星定位系统(BDS)、美国的全球定位系统(Global Positioning System，缩略词GPS)、俄罗斯的全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，缩略词GLONASS)信号，具备BDS频点B3的抗干扰能力，以及BDS频点B1&B3的高精度测量功能，在电子战干扰环境下，正常有效完成导航测距和定位。

　　本实用新型的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。

　　所述天线罩是采用紧凑的运动控制器(Compact Motion Controller，缩略词为CMC)精加工制作的表面设有透明钇稳定氧化锆陶瓷材料的玻璃钢天线罩，厚度为12mm，具有强度高、易成型、透波性好、价格低、稳定性好的优点，可以有效防止气动力及声振的有害影响，减少空气阻力，保护抗干扰天线工作环境，提高传送电磁能量的透射率。

　　所述底座是采用CMC精加工制作的长170×宽170×高25mm的航空铝板底座，所述底座与航空机体采用一体化设计，外形与航空机体表面形状相同，以降低飞行阻力和被探测到的可能性。

　　所述底盖是采用CMC精加工制作的铝板底盖，与所述底座封接构成内部设有射频信道、信号处理器，以及安装在屏蔽盒中的低噪声放大器的天线腔体。

　　所述天线腔体表面安装有天线振子和天线馈电电路，还设有用于接出电缆的豁口，所述接出电缆的末端设有连接低噪声放大器输入端的小型螺纹连接的同轴(Sub-Miniature-A，缩略词为SMA)连接器，低噪声放大器输出端末端用SMA电缆输出，将天线、低噪声放大器集为一体，具有结构简单、轻便、高增益、低噪声，以及各个通道相位、幅度一致性好的特点。

　　所述馈电板是采用3dB电桥实现功分和移相功能的馈电板，安装在所述底座下面，先把3dB电桥和负载电阻全部去掉，单独调试天线单元的两个馈电端口，切割贴片枝节去调整中心频率，并适当切割缝隙，最后将3dB 电桥和负载电阻补焊上，调试电桥总端口驻波比，调试的目标是使每个端口都谐振在中心频点，并且驻波尽量低。

　　所述天线双馈馈电点的每两个馈电端口幅度相等，相位差90°，以实现圆极化，实物加工生产完成后，通常会出现谐振频率会有所偏移，圆极化轴比略差，可以通过调整驻波比影响天线的不圆度，如果谐振频率向低频偏离，即可切割调试；如果谐振频率向高频偏离，则在贴片边沿的枝节切缝，以延长电流的路径。

　　本实用新型的技术问题通过以下再进一步的技术方案予以解决。

　　所述五阵元微带偏振天线阵元是内嵌抗干扰天线软件的微带偏振天线阵元。

　　所述抗干扰天线软件包括采用C语言在CCS平台上开发的包括通过应用程序编程接口API进行相互调用运行的外部通讯接口模块、抗干扰模式分析模块、调校模块、故障自检模块和内部通讯接口模块的数字信号处理(Digital Signal Processor，缩略词为DSP)软件。

　　所述抗干扰天线软件还包括采用Verilog HDL编程语言在ISE Design Suite平台上开发的包括通过应用程序编程接口API进行相互调用运行的内部通讯接口模块、中频数据输入模块、数字正交下变频(Digital Down Conversion，缩略词DDC)模块、通道校准模块、采用高速自适应的延迟最小均方值(Delay Least Mean Square，缩略词为DLMS)算法实现空时抗干扰的空时自适应处理模块、数字正交上变频(Digital Up Conversion,缩略词DUC)模块和中频数据输出模块的现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Arrays，缩略词为FPGA)软件。

　　本实用新型与现有技术相比的有益效果是：

　　本实用新型进一步提高了抗干扰五阵元卫星天线的性能具有体积、结构、成本方面的优势，体积更小，效率更高，成本更低，有效地提高通信系统的抗干扰，适应无人机等航空机需要。仿真和实物测试结果表明,本实用新型调试方便，有较高的低仰角增益，可以良好地应用于北斗导航抗干扰系统。

　　附图说明

　　图1是本实用新型具体实施方式的解体结构示意图。

　　具体实施方式

　　下面结合具体实施方式并对照附图对本实用新型进行说明。

　　一种如图1所示的航空机载一体化五阵元卫星天线，包括一体成型的天线罩1、底座5、底盖6、馈电板3与天线双馈馈电点4，以及设置在底座5的五阵元微带偏振天线阵元2，安装于航空机的前端，采用数字相控阵技术合理配置阵元相对位置，不同机型的安装角度适当调整，确保其信号接收面应平行于地面，以达到最佳接收效果，还采用STAP算法弥补阵元间隔变小时引起的互耦影响，将干扰信号滤除，保证抗干扰的要求。

　　五阵元微带偏振天线阵元2是传统右圆极化阵元和双线性极化阵元相结合的天线阵元，包括以2×2方阵的模式构成北斗B3天线阵的均匀分布在半径为1/3波长的圆周上的四个独立的北斗B3天线阵元，一个放置于北斗B3天线阵中间的GPS-L1/GLONASS-L1天线阵元，天线的方向图在多个干扰源方向自动形成零陷，有效抵御在复杂电磁环境下的脉冲、宽带、多点扫频压制干扰，且提高相同阵元的天线阵列的自由度，将更深的波束零陷对准干扰源方向，以接收中国的BDS、美国的GPS、俄罗斯的 GLONASS信号，具备BDS频点B3的抗干扰能力，以及BDS频点B1&B3 的高精度测量功能，在电子战干扰环境下，正常有效完成导航测距和定位。

　　天线罩1是采用CMC精加工制作的表面设有透明钇稳定氧化锆陶瓷材料的玻璃钢天线罩，厚度为12mm，具有强度高、易成型、透波性好、价格低、稳定性好的优点，可以有效防止气动力及声振的有害影响，减少空气阻力，保护抗干扰天线工作环境，提高传送电磁能量的透射率。

　　底座5是采用CMC精加工制作的长170×宽170×高25mm的铝板底座，底座5与航空机体采用一体化设计，外形与航空机体表面形状相同，以降低飞行阻力和被探测到的可能性。

　　底盖6是采用CMC精加工制作的铝板底盖，与底座5封接构成内部设有射频信道、信号处理器，以及安装在屏蔽盒中的低噪声放大器的天线腔体。

　　天线腔体表面安装有天线振子和天线馈电电路，还设有用于接出电缆的豁口，接出电缆的末端设有连接低噪声放大器输入端的SMA连接器，低噪声放大器输出端末端用SMA电缆输出，将天线、低噪声放大器集为一体，具有结构简单、轻便、高增益、低噪声，以及各个通道相位、幅度一致性好的特点。

　　馈电板3安装在底座5下面，采用3dB电桥实现功分和移相功能，先把3dB电桥和负载电阻全部去掉，单独调试天线单元的两个馈电端口，切割贴片枝节去调整中心频率，并适当切割缝隙，最后将3dB电桥和负载电阻补焊上，调试电桥总端口驻波比，调试的目标是使每个端口都谐振在中心频点，并且驻波尽量低。

　　天线双馈馈电点4的每两个馈电端口幅度相等，相位差90°，以实现圆极化，实物加工生产完成后，通常会出现谐振频率会有所偏移，圆极化轴比略差，可以通过调整驻波比影响天线的不圆度，如果谐振频率向低频偏离，即可切割调试；如果谐振频率向高频偏离，则在贴片边沿的枝节切缝，以延长电流的路径。

　　五阵元微带偏振天线阵元2是内嵌抗干扰天线软件的微带偏振天线阵元。

　　抗干扰天线软件包括采用C语言在CCS平台上开发的包括通过应用程序编程接口API进行相互调用运行的外部通讯接口模块、抗干扰模式分析模块、调校模块、故障自检模块和内部通讯接口模块的DSP软件。

　　抗干扰天线软件还包括采用Verilog HDL编程语言在ISE Design Suite 平台上开发的包括通过应用程序编程接口API进行相互调用运行的内部通讯接口模块、中频数据输入模块、DDC模块、通道校准模块、采用高速自适应的DLMS算法实现空时抗干扰的空时自适应处理模块、DUC模块和中频数据输出模块的FPGA软件。

　　以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

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发布日期：2020/5/25