一种星载GNSS‑R多波束相控阵天线装置及其方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106972262A(43)申请公布日2017.07.21(21)申请号201710221444.1(22)申请日2017.04.06(71)申请人上海航天测控通信研究所地址200080上海市虹口区新港街道天宝路881号(72)发明人周勃陈银平化宁姚崇斌秦瑾沈全成黄少杰(74)专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司31236代理人胡晶(51)Int.Cl.H01Q1/50(2006.01)H01Q3/30(2006.01)H01Q21/00(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称一种星载GNSS-R多波束相控阵天线装置及其方法(57)摘要本发明公开了一种星载GNSS-R多波束相控阵天线装置及其方法，包括左旋天线阵列和一体化射频前端。左旋天线阵列包括N个左旋圆极化天线单元，安装于铝蜂窝板的正面；左旋天线阵列用于接收GNSS卫星海面反射信号。一体化射频前端与左旋天线阵列背靠背连接，安装于铝蜂窝板的背面；一体化射频前端用于对左旋天线阵列接收的反射信号进行低噪声移相放大、波束合成等处理。本发明的星载GNSS-R多波束相控阵天线装置，可实现对GNSS卫星海面反射信号的接收和多个波束在方位、俯仰方向±30°的波束扫描功能，不同的波束分别对准不同GNSS卫星信号在海面的镜面反射点。CN106972262ACN106972262A权利要求书1/2页1.一种星载GNSS-R多波束相控阵天线装置，其特征在于，包括：左旋天线阵列，包括N个左旋圆极化天线单元；所述N个左旋圆极化天线单元安装于铝蜂窝板的正面，用于接收GNSS卫星在海面的反射信号；一体化射频前端，与所述左旋天线阵列背靠背连接，安装于铝蜂窝板的背面；所述一体化射频前端用于对所述左旋天线阵列接收的反射信号进行识别前的预处理。2.如权利要求1所述的星载GNSS-R多波束相控阵天线装置，其特征在于，所述一体化射频前端包括：多通道接收组件、波束控制器、激励器和综合馈电网络，其中：每个所述左旋圆极化天线单元的后端均安装一所述多通道接收组件；所述综合馈电网络分别与全部所述多通道接收组件、激励器以及一所述波束控制器相连。3.如权利要求2所述的星载GNSS-R多波束相控阵天线装置，其特征在于，所述多通道接收组件用以对来自N个左旋圆极化天线单元的输入信号进行滤波放大，每路功分成M路，分别进行通道配相和幅度、相位补偿；所述波束控制器用以完成波控码计算、补偿和配相，使天线波束指向驻留于预定方向；所述激励器用以把接收的来自所述波束控制器的控制命令以及状态参数转换成对所述多通道接收组件的控制指令并进行再分配。4.如权利要求3所述的星载GNSS-R多波束相控阵天线装置，其特征在于，所述综合馈电网络包括微波功率合成网络和馈电网络；所述微波功率合成网络用以将所述多通道接收组件中相应端口输出的射频信号每N路分别进行合成，形成M个波束的射频信号并输出；所述馈电网络用以传送所述波束控制器输出给所述激励器的控制信号以及由所述激励器产生用于控制多通道接收组件的控制信号。5.如权利要求2所述的星载GNSS-R多波束相控阵天线装置,其特征在于，所述波束控制器内预先存储经过测试得到的所述天线装置的通道一致性校准数据，所述多通道接收组件通过通道一致性校准数据配合波束控制信号来对通道进行幅相补偿。6.如权利要求1所述的星载GNSS-R多波束相控阵天线装置，其特征在于，所述天线装置控制多个波束在方位角-30°～+30°、俯仰角-30°～+30°范围内进行扫描，不同的波束分别对准不同GNSS卫星的反射信号在海面的镜面反射点。7.如权利要求1所述的星载GNSS-R多波束相控阵天线装置，其特征在于，所述一体化射频前端将来自所述N个左旋圆极化天线单元的输入信号放大滤波后，每路功分M路，分别移相后，再每N路分别进行合成，形成M个波束的射频信号输出。8.一种实现基于相控阵的GNSS-R探测的方法，其特征在于，包括以下步骤：S101:将左旋天线阵列安装于铝蜂窝板的正面；S102：将综合馈电网络安装于铝蜂窝板的背面；S103：将多通道组件安装于综合馈电网络上，其输入端口与左旋圆极化天线单元的后端连接，其输出端口与综合馈电网络相连；S104：将激励器安装于综合馈电网络上，与综合馈电网络相连；S105：将波束控制器安装于综合馈电网络上，与激励器相连接。9.如权利要求8所述的一种实现基于相控阵的GNSS-R探测的方法，其特征在于，所述多通道接收组件对来自N个左旋圆极化天线单元的输入信号进行放大，每路功分成M路，分别进行通道配相和幅度、相位补偿；所述波束控制器完成波控码计算、补偿和配相，使天线波2CN106972262A权利要求书2/2页束指向驻留于预定方向；所