一种紧凑型星载多波束四馈源合成馈源阵列制造技术

一种紧凑型星载多波束四馈源合成馈源阵列，包括辐射喇叭层(1)、极化频率双工层(2)、收发合成网络层(3)；辐射喇叭层(1)包括多个喇叭，相邻的两行喇叭交错排列，且喇叭的排布采用四色复用方案；极化频率双工层(2)包括多个极化频率双工器，发射左旋圆极化端口与发射右旋圆极化端口成90

【技术实现步骤摘要】
一种紧凑型星载多波束四馈源合成馈源阵列


[0001]本专利技术涉及一种紧凑型星载多波束四馈源合成馈源阵列，属于星载合成多波束天线领域。

技术介绍

[0002]随着互联网应用的发展，我国对宽带卫星通信服务需求逐年增加，特别是云计算、物联网及5G等技术的应用，卫星系统容量需求将呈井喷式增长。经分析，我国各行业到2025年对卫星通信容量的需求已接近1.7Tbps，迫切需求开展基于1Tbps容量的超大容量宽带卫星通信技术研究，以满足迅速增长的国内需求。
[0003]天地一体化系统通信体制、支持海量终端的地面系统架构设计、天地一体跳波束技术、宽带灵活载荷星上数字透明处理、极窄波束高增益低旁瓣多波束天线等，皆是基于1Tbps的超大容量通信卫星系统。若要发展超大容量通信卫星系统，合成多波束天线是天线领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种紧凑型星载多波束四馈源合成馈源阵列，包含了馈源阵列方案设计、紧凑型收发合成网络设计两部分内容，其中馈源阵列方案包含了馈源排列、四色复用、与收发合成网络的接口设计，为了抑制合成网络层间发射电磁波的泄漏，单馈源发射左旋与右旋接口成正交结构；收发合成网络为了达到紧凑型设计目的，设计为不等幅功分器自补偿相位的方案，从结构上看，没有了传统网络的移相层，从功能上看，功分器自我补偿相位。
[0005]本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：
[0006]本专利技术实施例提供一种紧凑型星载多波束四馈源合成馈源阵列，包括辐射喇叭层、极化频率双工层、收发合成网络层；
[0007]辐射喇叭层包括M行、每行N个单喇叭，相邻的两行喇叭交错排列，且喇叭的排布采用四色复用方案；其中M≥2且为偶数，N≥2；
[0008]极化频率双工层包括M行、每行N个极化频率双工器，每个极化频率双工器均为五端口器件，公共口与喇叭连接，发射左旋圆极化端口与发射右旋圆极化端口成90
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正交，接收左旋圆极化端口与接收右旋圆极化端口平行；
[0009]收发网络层包括发射功分网络和接收合路网络，发射功分网络包括左旋功分网络和右旋功分网络，左旋功分网络和右旋功分网络均采用H面一分四功分器，左旋功分网络单元的四个支路与极化频率双工器的四个发射左旋圆极化端口连接，右旋功分网络单元的四个支路与极化频率双工器的四个发射右旋圆极化端口连接；接收合路网络包括左旋合路网络和右旋合路网络，左旋合路网络单元的四个支路与极化频率双工器的四个接收左旋圆极化端口连接，右旋合路网络单元的四个支路与极化频率双工器的四个接收右旋圆极化端口连接。
[0010]本专利技术一实施例中，H面一分四功分器中，四个输出端口的臂长不等，使得四个输出端口的相位相等。
[0011]本专利技术一实施例中，辐射喇叭层中相邻两行阵列馈源中紧贴的四个单馈源形成一个波束。
[0012]本专利技术一实施例中，喇叭采用光壁赋型结构。
[0013]本专利技术一实施例中，极化频率双工器的公共口为圆形，剩余四个端口为矩形。
[0014]本专利技术一实施例中，收发网络层采用收发网络分层排布，尺寸较小的接收合路网络位于第一层，更接近极化频率双工层，尺寸较大的发射功分网络位于第二层，更远离极化频率双工层。
[0015]本专利技术一实施例中，发射左旋圆极化端口与发射右旋圆极化端口成90
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正交，用于防止左旋圆极化电磁波与右旋圆极化电磁波相互泄漏。
[0016]本专利技术实施例提供一种超大容量通信卫星，其特征在于，包括卫星本体，以及上述的紧凑型星载多波束四馈源合成馈源阵列。
[0017]本专利技术一实施例中，卫星的通信容量不低于1Tbps。
[0018]本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果：
[0019](1)本专利技术提供了一种紧凑型星载多波束四馈源合成馈源阵列，波束宽度窄，波束数量可至成百上千，适用于下一代超1Tbps及以上大容量通信卫星多波束天线领域。
[0020](2)本专利技术公开了一种紧凑型星载多波束四馈源合成馈源阵列，结构紧凑，相邻波束间无共用单元，易于分层、剖分制造，分块装配组合，易于实现超大规模的阵列；
[0021](3)本专利技术提供了一种收发网络，由于空间环境导致的热形变将导致收发网络铝板层间电磁泄漏，电磁泄漏将导致发射信号隔离度差，严重影响波束C/I，本专利技术通过极化频率双工层与收发网络层中发射功分网络左右旋圆极化接口 90
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正交结构的设计，抑制了发射左、右旋圆极化电磁波的相互泄漏；
[0022](4)本专利技术提供了一种收发网络，通过功分器和合路器不对称的设计结构，使得功分网络和合路网络同时具备功分和相位补偿功能，相比较与泰勒斯公司四馈源合成网络少了移相层，缩小了包络尺寸，有效的减轻了大规模阵列的重量。
附图说明
[0023]图1a为四馈源合成阵列喇叭辐射层结构示意图；
[0024]图1b为四馈源合成极化频率双工层结构示意图；
[0025]图1c为四馈源合成阵列收发合成网络层结构示意图；
[0026]图1d为四馈源合成馈源阵列图结构示意图；
[0027]图2为四馈源馈源阵列方案及收发合成网络接口示意图；
[0028]图3a为极化频率双工层与接收网络连接关系图；
[0029]图3b为极化频率双工层与发射网络连接关系图；
[0030]图4为收发合成网络空间分层设计示意图；
[0031]图5a接收合路器单元结构示意图；
[0032]图5b发射合成器单元1结构示意图；
[0033]图5c发射合成器单元2结构示意图；
[0034]图6为合成网络四支路相位补偿仿真计算结果；
[0035]图7为发射合成波束方向图仿真计算结果；
[0036]图8为接收合成波束方向图仿真计算结果。
具体实施方式
[0037]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。
[0038]一种紧凑型星载多波束四馈源合成馈源阵列，包括辐射喇叭层1、极化频率双工层2、收发合成网络层3；
[0039]辐射喇叭层1包括M行、每行N个单喇叭，相邻的两行喇叭交错排列，且喇叭的排布采用四色复用方案；其中M≥2且为偶数，N≥2；
[0040]极化频率双工层2包括M行、每行N个极化频率双工器，每个极化频率双工器均为五端口器件，公共口与喇叭连接，发射左旋圆极化端口与发射右旋圆极化端口成90
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正交，接收左旋圆极化端口与接收右旋圆极化端口平行；
[0041]收发网络层3包括发射功分网络和接收合路网络，发射功分网络包括左旋功分网络和右旋功分网络，左旋功分网络和右旋功分网络均采用H面一分四功分器，左旋功分网络单元的四个支路与极化频率双工器的四个发射左旋圆极化端口连接，右旋功分网络单元的四个支路与极化频率双工器的四个发射右旋圆极化端口连接；接收合路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紧凑型星载多波束四馈源合成馈源阵列，其特征在于，包括辐射喇叭层(1)、极化频率双工层(2)、收发合成网络层(3)；辐射喇叭层(1)包括M行、每行N个单喇叭，相邻的两行喇叭交错排列，且喇叭的排布采用四色复用方案；其中M≥2且为偶数，N≥2；极化频率双工层(2)包括M行、每行N个极化频率双工器，每个极化频率双工器均为五端口器件，公共口与喇叭连接，发射左旋圆极化端口与发射右旋圆极化端口成90
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正交，接收左旋圆极化端口与接收右旋圆极化端口平行；收发网络层(3)包括发射功分网络和接收合路网络，发射功分网络包括左旋功分网络和右旋功分网络，左旋功分网络和右旋功分网络均采用H面一分四功分器，左旋功分网络单元的四个支路与极化频率双工器的四个发射左旋圆极化端口连接，右旋功分网络单元的四个支路与极化频率双工器的四个发射右旋圆极化端口连接；接收合路网络包括左旋合路网络和右旋合路网络，左旋合路网络单元的四个支路与极化频率双工器的四个接收左旋圆极化端口连接，右旋合路网络单元的四个支路与极化频率双工器的四个接收右旋圆极化端口连接。2.根据权利要求1所述的紧凑型星载多波束四馈源合成馈源阵列，其特征在于，H面一分四功分器中，四个输出端...

【专利技术属性】
技术研发人员：施锦文，成克伟，张龙，万继响，薛兆璇，张新刚，张乔山，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：