專利名稱：機電雙重波束控制跟蹤天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種車載、機載及艦載衛(wèi)星移動地球站跟蹤天線，具體地說是一種機電雙重波束控制跟蹤天線。
背景技術(shù)：
跟蹤式天線在軍事、氣象、電視轉(zhuǎn)播、通信、公安、城市管理、野外考察等場合有著廣泛的用途，其作用越來越大?，F(xiàn)有的跟蹤天線分兩大類，一種是機械跟蹤天線，另一種是電跟蹤天線。機械跟蹤天線是通過機械傳動裝置控制跟蹤天線的轉(zhuǎn)動和俯仰自由度，調(diào)整天線軸線的角度，使之對準衛(wèi)星，進行通信聯(lián)絡(luò)。這種方法比較簡單，易于實現(xiàn)，且成本較低，但在天線的波束寬度很窄的場合，由于天線載體難免會不受到振動，特別在車載場合，由于路面的不平，振動隨時會產(chǎn)生，而這種振動會使衛(wèi)星偏離天線的波束范圍，此時，由于機械控制跟蹤天線的轉(zhuǎn)動速度和加速度有限，會失去跟蹤，難以實現(xiàn)不間斷的跟蹤，從而使通信時斷時續(xù)，甚至中斷，產(chǎn)生難以預(yù)料的后果。電控跟蹤天線由于沒有機械轉(zhuǎn)動部分，完全依靠電控改變波束方向，它可以在幾十微秒或更短時間內(nèi)改變波束的方向，在載體快速振動的狀態(tài)中保持對衛(wèi)星的跟蹤。相控陣天線就是目前十分普遍的電控跟蹤天線。但由于衛(wèi)星跟蹤天線的波束控制范圍較大，要實現(xiàn)窄波束(如波束寬度1°～2°)在大范圍內(nèi)對衛(wèi)星跟蹤時必須使用大量的移相器組。通常需使用數(shù)千或更多個移相器組，而移相器組的成本較高，以至于使設(shè)備的成本高到難以承受的程度，這限制了相控陣天線在衛(wèi)星移動地球站中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是綜合機械跟蹤天線和電跟蹤天線的優(yōu)點，設(shè)計一種成本遠遠低于電跟蹤天線的機電雙重波束控制跟蹤天線，在大角度范圍內(nèi)利用機械控制跟蹤天線軸線指向的同時，在小角度范圍內(nèi)電控天線波束快速跟蹤衛(wèi)星，以彌補機械跟蹤天線的不足，確保天線的跟蹤質(zhì)量。
本實用新型的技術(shù)方案是一種機電雙重波束控制跟蹤天線，包括收發(fā)共用天線陣、發(fā)射移相器組、接收移相器組、接收和差信號電路以及波束控制器，其特征是收發(fā)共用天線陣、發(fā)射移相器組、接收移相器組、接收和差信號電路安裝在基板上；基板與俯仰臂相連，俯仰臂通過支架與轉(zhuǎn)臺相連，轉(zhuǎn)臺通過軸承安裝在基座上；基座安裝在運載工具上；空心軸與轉(zhuǎn)臺相連，穿過基座上的孔與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)相連；接收和差信號電路通過輸出導(dǎo)線經(jīng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與接收機的輸入導(dǎo)線相連，接收機與控制信號發(fā)射器相連；在轉(zhuǎn)臺上安裝有波束控制器；波速控制器通過無線接收控制信號發(fā)射器發(fā)射的控制信號，并通過饋線分別與發(fā)射移相器組和接收移相器組相連；發(fā)射移相器組通過饋線經(jīng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與發(fā)射機的高頻輸出線相連。
波束控制器安裝在轉(zhuǎn)臺上并和控制信號發(fā)射器進行無線信號傳輸；波束控制器帶有二根以上的接收天線。
本實用新型的有益效果1、具有機械跟蹤天線的低成本和電跟蹤天線的快速無間斷跟蹤的雙重優(yōu)點。
2、控制信號通過無線傳輸，比機械連接更可靠。
3、結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，機械跟蹤可采用已有技術(shù)。
4、可運用于各種場合，市場前景廣闊。


圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型的機械跟蹤控制原理框圖。
圖3是本實用新型的電控跟蹤控制原理框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實例對本實用新型作進一步的說明。
一種機電雙重波束控制跟蹤天線，包括收發(fā)共用天線陣1、發(fā)射移相器組2、接收移相器組3、接收和差信號控制電路4，以及波束控制器16等。其特征是收發(fā)共用天線陣1、發(fā)射移相器組2、接收移相器組3、接收和差信號電路4安裝在基板5上?；?與俯仰臂6相連，俯仰臂6通過支架7與轉(zhuǎn)臺8相連，轉(zhuǎn)臺8通過軸承安裝在基座9上?；?安裝在運載工具上?？招妮S10與轉(zhuǎn)臺8相連，穿過基座9上的孔與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)11相連。旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)11分上下兩部分，上部分和空心軸10、轉(zhuǎn)臺8一起旋轉(zhuǎn)，下部分與基座9相連，固定不動。波束控制器16也安裝在轉(zhuǎn)臺8上。接收和差信號電路4產(chǎn)生的和差信號分別由穿過空心軸10的和信號線20、俯仰差信號線21、方位差信號線22與接收機13的輸入導(dǎo)線27、28、29分別相連；由于旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的作用，這種連接在轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)時得以保持。和差信號在接收機13中轉(zhuǎn)換成基帶控制信號，經(jīng)由導(dǎo)線30輸送至控制信號發(fā)射器14，經(jīng)由控制信號發(fā)射器14高頻調(diào)制后由天線15用無線方式發(fā)射至波束控制器16。波束控制器16用二根接收天線17和18分集接收，以防止轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動引起信號衰落，以提高接收效果，接收天線17和18通過導(dǎo)線25相連；波束控制器16將接收到的信號進行解調(diào)后通過饋線23送至發(fā)射移相器組2，通過饋線24送至接收移相器組3，分別控制發(fā)射移相器組2和接收移相器組3來進行波束控制。發(fā)射移相器組2通過穿過空心軸10的發(fā)射饋線19，經(jīng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)11與發(fā)射機12的高頻輸出線26相連。
波束控制器16安裝在轉(zhuǎn)臺8上并和控制信號發(fā)射器14進行無線信號傳輸；波束控制器16帶有二根以上的接收天線17、18。
接收和差信號電路4的輸出導(dǎo)線穿過空心軸10經(jīng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)11與接收機13的輸入導(dǎo)線連接，以便轉(zhuǎn)臺8轉(zhuǎn)動時可以保持連接。
下面通過本實用新型的工作過程對本實用新型作進一步的說明本實用新型的機械跟蹤控制和電跟蹤控制獨立進行。機械跟蹤控制采用開環(huán)方式，其控制原理框圖見圖2所示。與轉(zhuǎn)臺控制器相連的方位傳感器、傾角傳感器、地理位置傳感器分別測出運載工具的方位角、仰角(及橫滾角)、所處的地理位置。轉(zhuǎn)臺控制器據(jù)此計算出衛(wèi)星相對于運載工具的方向，驅(qū)動驅(qū)動電機使轉(zhuǎn)臺和俯仰臂動作，使天線軸線指向衛(wèi)星。
當(dāng)運載工具振動時，可能會使波束偏離衛(wèi)星，如果僅用機械跟蹤，就可能由于機械跟蹤裝置速度和加速度有限，跟不上振動的速度，不能在很短的時間內(nèi)反復(fù)通過驅(qū)動電機調(diào)整天線的方位角和俯仰角而失去跟蹤。但電跟蹤控制裝置在衛(wèi)星剛開始偏離天線軸線時，很快通過差信號發(fā)現(xiàn)了這種差異，立即開始工作，控制發(fā)射移相器組和接收移相器組改變波束指向，快速地跟上振動，使波束對準衛(wèi)星，確保跟蹤。下面對照圖3對電控跟蹤作進一步的說明。
如圖3所示。假設(shè)收發(fā)共用天線陣的輻射單元(天線元)數(shù)量及排列方式已經(jīng)確定。將若干個天線元組成子陣，每個子陣后面分別連接一組接收移相器組(和天線相連的發(fā)射移相器組未示出)。再將天線陣分成上下和左右對稱的四塊，將每塊中接收移相器組的輸出合路，一共合成四路。再將這四路輸出信號經(jīng)和差電路形成和信號、俯仰差信號、方位差信號分別輸出至接收機；當(dāng)衛(wèi)星發(fā)射的信號偏離天線軸線時，經(jīng)接收機處理后輸出方位(俯仰)誤差信號。偏離方位(俯仰)相反，則誤差信號符號相反，由此控制移相器組改變波束指向，使波束對準衛(wèi)星。此時和信號最大，差信號為零。這個過程不斷地自動進行，保持了波束對衛(wèi)星的跟蹤。接收的誤差信號除控制接收移相器組外，同時控制發(fā)射移相器組，使發(fā)射波束也對準衛(wèi)星。
本實用新型的機械跟蹤控制和電跟蹤控制同時獨立地進行，各自控制不同的物理量。機械跟蹤控制跟蹤天線軸線的方位和仰角，而且是開環(huán)控制。而電控是控制波束相對于天線軸線的偏離量。而且兩種控制速度相差很大，因此，雖然同時進行，也不可能由于相互影響而失去穩(wěn)定性。
權(quán)利要求1.一種機電雙重波束控制跟蹤天線，包括收發(fā)共用天線陣、發(fā)射移相器組、接收移相器組、接收和差信號控制電路以及波束控制器，其特征是收發(fā)共用天線陣、發(fā)射移相器組、接收移相器組、接收和差信號電路安裝在基板上；基板與俯仰臂相連，俯仰臂通過支架與轉(zhuǎn)臺相連，轉(zhuǎn)臺通過軸承安裝在基座上；基座安裝在運載工具上；空心軸與轉(zhuǎn)臺相連，穿過基座上的孔與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)相連；接收和差信號電路通過輸出導(dǎo)線經(jīng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與接收機的輸入導(dǎo)線相連，接收機與控制信號發(fā)射器相連；在轉(zhuǎn)臺上安裝有波束控制器；波速控制器通過無線接收控制信號發(fā)射器發(fā)射的控制信號，并通過饋線分別與發(fā)射移相器組和接收移相器組相連；發(fā)射移相器組通過饋線經(jīng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與發(fā)射機的高頻輸出線相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機電雙重波束控制跟蹤天線，其特征是波束控制器安裝在轉(zhuǎn)臺上并和控制信號發(fā)射器進行無線信號傳輸；波束控制器帶有二根以上的接收天線。
專利摘要本實用新型公開了一種機電雙重波束控制跟蹤天線，包括收發(fā)共用天線陣、發(fā)射移相器組、接收移相器組、接收和差信號電路，以及波束控制器等。其特征是收發(fā)共用天線陣、發(fā)射移相器組、接收移相器組、接收和差信號電路安裝在基板上。基板與俯仰臂相連，俯仰臂通過支架與轉(zhuǎn)臺相連，轉(zhuǎn)臺通過軸承安裝在基座上?；惭b在運載工具上?？招妮S與轉(zhuǎn)臺相連，穿過基座上的孔與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)相連。接收和差信號電路通過輸出導(dǎo)線經(jīng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與接收機的輸入導(dǎo)線相連，接收機與控制信號發(fā)射器相連。在轉(zhuǎn)臺上安裝有波束控制器；波速控制器通過無線接收控制信號發(fā)射器發(fā)射的控制信號，并通過饋線分別與發(fā)射移相器組和接收移相器組相連。發(fā)射移相器組通過饋線經(jīng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與發(fā)射機的高頻輸出線相連。具有成本低，跟蹤精度高的優(yōu)點。
文檔編號H01Q3/26GK2658956SQ20032012055
公開日2004年11月24日 申請日期2003年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月11日
發(fā)明者龔錚權(quán) 申請人:中國人民解放軍總參謀部第六十三研究所