一种L/S双频双圆极化高精度信号监测接收天线

本技术涉及导航天线，特别是涉及一种l/s双频双圆极化高精度信号监测接收天线。

背景技术：

1、卫星导航系统是综合时空体系建设的核心，当前以北斗三号系统建设形成的导航定位授时通信服务的骨干框架已在国民经济等各个领域发挥了基石作用。但是面对更加快速、更加精确、更加安全的服务需求变化趋势，北斗系统目前的星座构成以中高轨为主，信号功率、信息速率受限，进一步提升性能空间受限；国内外卫星导航系统均在试验将低轨卫星参与运行和服务，利用低轨卫星运动速度快、信号功率强等特点进行导航增强，实现服务能力瓶颈的根本性突破。监测站是卫星导航系统地面段的重要组成部分，对卫星轨道和钟差解算起着决定性作用，其中监测接收天线的性能是主要因素之一。但是，导航频段的频谱资源受限，为了保持与中高轨卫星信号的兼容性并同时避免相互干扰，低轨卫星导航增强信号通常在工作频率和极化方式上进行了细微的区分。为了能够全面监测高中低混合轨道的导航信号、短报文信号以及导航增强信号，对监测接收天线在工作频率、极化方式以及相位中心稳定度方面提出了更高要求。

2、目前地面段信号监测接收天线只能接收北斗系统播发的导航信号和短报文信号，不能接收低轨导航增强系统播发的导航增强信号。而北斗系统和低轨导航增强系统的深度融合将是未来趋势，这推动着监测接收天线能力提升，其不仅要保留对导航信号和短报文信号的接收功能，还需要对低轨导航增强信号进行接收，为北斗系统与低轨导航增强系统的联合业务处理提供数据支撑。从天线角度出发，北斗系统和低轨导航增强系统播发的导航信号、短报文信号和导航增强信号，可划分为l频段左旋和右旋圆极化信号、s频段右旋圆极化信号。现有监测站接收天线只能接收l和s频段的右旋圆极化信号，无法接收l频段左旋圆极化信号，目前的解决方法是再外接一个l频段左旋圆极化天线去接收左旋圆极化信号，而这种接收方式不仅会增加布局空间，也会带来同频有害互耦，影响双圆极化天线的辐射性能，导致无法实现独立接收双圆极化信号的功能。因此，能兼容北斗系统和低轨导航增强系统的信号监测接收天线需求越发凸显。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够兼容北斗系统和低轨导航增强系统的信号监测接收天线的l/s双频双圆极化高精度信号监测接收天线。

2、一种l/s双频双圆极化高精度信号监测接收天线，接收天线包括l/s双频双圆极化无源天线单元、腔体滤波器、限幅器和低噪声放大器模块；

3、l/s双频双圆极化无源天线单元用于独立接收l频段的右旋圆极化和左旋圆极化信号和接收s频段的右旋圆极化信号；

4、腔体滤波器用于根据北斗系统和低轨导航增强系统播发圆极化信号的频率范围滤除l/s双频双圆极化无源天线单元接收信号的带外强干扰和杂波；

5、限幅器用于在信号的带内功率大于功率阈值时，限制输出幅度，保证后级电路不被烧毁；

6、低噪声放大器模块用于对滤除带外强干扰和杂波后的l频段的右旋圆极化和左旋圆极化信号以及s频段的右旋圆极化信号进行放大滤波后，将l频段和s频段的右旋圆极化信号合路输出，l频段左旋圆极化信号单独输出。

7、在其中一个实施例中，l/s双频双圆极化无源天线单元包括s频段右旋圆极化天线、l频段双圆极化天线和混合扼流圈。

8、在其中一个实施例中，s频段右旋圆极化天线包括s频段多馈源微带贴片天线；s频段多馈源微带贴片天线通过尼龙螺柱固定在整体天线结构的最上方，用于接收窄带宽的s频段右旋圆极化信号；s频段多馈源微带贴片天线包括微带辐射贴片和s频段馈电网络，两者均采用圆形介质基板，微带辐射贴片的圆形介质基板上层印刷圆形辐射贴片，下层印刷圆形接地面，s频段馈电网络的介质基板上层印刷参考接地面，下层贴装宽带移相器和印刷传输线，用于在s频段内提供右旋圆极化所需的相位和幅度条件；s频段馈电网络和微带辐射贴片通过探针连接。

9、在其中一个实施例中，l频段双圆极化天线由宽带辐射单元和双圆极化馈电网络构成；宽带辐射单元包括l频段渐变型十字交叉振子单元；双圆极化馈电网络包括l频段双圆极化馈电网络；双圆极化馈电网络用于根据空间左右旋圆极化隔离的理念将l频段左旋圆极化和右旋圆极化的馈电网络进行集成后搭配宽带辐射单元实现l频段左旋和右旋圆极化信号独立接收功能。

10、在其中一个实施例中，l频段渐变型十字交叉振子单元的形状为四个旋转对称的梯形单元，印刷在圆形介质基板上，用于使无源天线阻抗曲线变平缓，拓展工作带宽，实现l频段的全覆盖；l频段双圆极化馈电网络包括宽带移相器和微带传输线，其中两个90°宽带移相器通过50ω微带传输线连接四个输出端口，两个180°宽带移相器连接两个90°宽带移相器，激励左侧180°宽带移相器，第一端口至第四端口的相位依次分别为0°、-90°、-180°和-270°为右旋旋向，激励右侧180°宽带移相器，第四端口至第一端口的相位依次分别为0°、-90°、-180°和-270°，为左旋旋向，在两个180°宽带移相器的输入端口加载激励信号能够实现左旋和右旋圆极化的切换。

11、在其中一个实施例中，l频段渐变型十字交叉振子单元固定在混合扼流圈的上层，l频段双圆极化馈电网络固定在混合扼流圈的底层，l频段双圆极化馈电网络的四个输出端口通过同轴探针连接l频段渐变型十字交叉振子单元构成l频段双圆极化天线；混合扼流圈由三维扼流圈和平面扼流圈组成，用于保证天线抗多径性能，减少多径误差同时提升天线低仰角增益，提高天线接收信号的能力。

12、在其中一个实施例中，腔体滤波器、限幅器和低噪声放大器模块通过螺钉固定在射频器件支撑平台上，再通过螺纹铜柱固定在l/s双频双圆极化无源天线单元下方。

13、在其中一个实施例中，腔体滤波器包括两个l频段双通道带通滤波器和一个s频段的单通道带通滤波器，l频段双通道带通滤波器用来滤除卫星导航系统和导航增强系统的导航信号和低轨导航增强信号的带外杂波，s频段的单通道带通滤波器用来滤除北斗短报文信号的带外杂波；三个带通滤波器分别连接l/s双频双圆极化无源天线单元的三个输出口。

14、在其中一个实施例中，限幅器的频率覆盖l和s频段；限幅器连接腔体滤波器输出口。

15、在其中一个实施例中，低噪声放大器模块包括l频段右旋圆极化放大滤波链路、s频段右旋圆极化放大滤波链路和l频段左旋圆极化放大滤波链路，其中，链路之间通过隔离墙隔离，且同频链路分隔两边，用于将l频段右旋圆极化信号和s频段右旋圆极化信号低噪声放大合路输出，l频段左旋圆极化信号低噪声放大单独输出。

16、上述一种l/s双频双圆极化高精度信号监测接收天线相比于现有技术的优势在于：第一，l/s双频双圆极化无源天线单元利用空间左右旋圆极化隔离的理念，在仅需一个接收天线单元的情况下，实现了在l频段内，独立接收左旋和右旋圆极化信号的功能，且双圆极化的增益、轴比和方向图等辐射性能互不影响，解决了同频接收天线带来的互耦问题。第二，根据噪声系数的公式推导，同频段信号两路合路，在两路增益一致的情况下，噪声系数相比单路会恶化3db，且增益越高的链路噪声系数越小，增益越低的链路噪声系数越大。该接收天线低噪声放大器模块不全合路输出，将同频链路单独输出，能将链路噪声系数降到最低，最大化天线的接收性能。采用本天线能同时独立接收北斗系统和低轨导航增强系统播发的导航信号、短报文信号以及低轨导航增强信号，实现对双系统同时监测的功能，且还具备滤波、高精度和抗多径性能。