复合机构式星链卫星接收天线的制作方法

本发明是有关一种星链卫星接收天线，尤其是指一种以单一复合机构式接收天线，可取代传统vsta使用两个独立天线，及星链系统的相控阵列电子式天线的装置。

背景技术：

1、随着低轨道(low earth orbit；leo)卫星技术的进步，使用低轨道卫星来提供通讯服务的应用亦越来越广泛。但低轨道卫星(leo)与传统的人造卫星不一样，大部分人造卫星是同步卫星，工作在gso(geosynchronous orbit，地球同步轨道)，这是因这些轨道卫星旋转角速度与地球同步，故称同步轨道。在同步轨道，卫星相对地球是静止的，所以星历调整、地面通讯站对准等都相对容易，缺点是距离远，通讯需要的功率较高，因此需要收发功率和体积都较大的重型天线设备。

2、图1a所示即为intellian technolgies,inc.公司所公开的现有的一种低轨卫星接收天线80，这种属于小型卫星地面终端设备(very small aperture terminal，vsat)，此类型天线公开于美国专利us 2021/0066778a1，该接收天线80包括仰角(elevation angle)调整装置81、倾斜角(oblique angle)调整装置82、方位角(azimuth angle)调整装置83；如图1b所示，由于低轨道卫星在轨道上运行的速度很快，因此，地表上的用户设备(userequipment，ue)，需要经常发生换手(handover)至新的目标卫星(target satellite)，也就是说至少需要有两个接收天线80a、80b，当第一接收天线80a及第二接收天线80b，由b点位置一起逆时针追踪第一颗卫星s1到c点时(如图1b中实线①、虚线②所示)，当第二颗卫星s2快到a点时，于是第二接收天线80b就先回到a点追踪第二颗卫星s2(如图1b中实线③所示)，又当第二颗卫星s2来到b点位置时，除了第二接收天线80b继续追踪外(如图1b中实虚线④所示)，第一接收天线80a此时也回到b点位置(如图1b中实虚线⑤所示)，依此类推，两个接收天线80a、80b不断的换手。是以，intellian公司所公开的vsat必须使用两个独立的接收天线80a、80b，因此不仅成本增加，且两个独立的接收天线不断换手在操作上较复杂，为其缺失。此类型专利另公开于美国us20210399416a1、us20190157765a1等专利案中。

3、此外，在低轨道卫星相关技术中，spacex公司的星链(starlink)系统使用的天线90，如图2所示，starlink客户端天线通讯时并非连接单一卫星，而是对准整条卫星飞行轨道，因此，必须使用相控阵列(phased array)天线板91才能实现，而不能使用如图1a和图1b所示的传统定向卫星天线80，这是因为相控阵列天线板91支持波束赋形，更容易对准滑过天空的卫星。该相控阵列天线板91的背部具有电机装置92，此外星链(starlink)天线90，尚包括一电源供应器93及路由器94所构成。

4、有关相控阵列(phased array)技术是使用多个天线单元，通过改变每个单元的相对相位来控制辐射方向图或波束，利用微波传输线和功率分配器(power divider)系统连接天线单元。在相控阵列天线90设计中，利用两个或多个辐射信号之间的干扰或“波束成形”(beamforming)，来控制发射波束的方向。该天线板91通过调整发送到阵列中每个发射器的驱动信号之间的相位差，来实现波束成形。spacex公司的美国专利公告第20180241122号，公开的一些相控阵列天线的工作机构，天线具有一个电机，具有自动的机械调整能力。需知，此电机调整仅有一个方向的机械调整能力，基本上可以确定的是此电机调整仅用于调整俯仰角，终端可根据自身所处的经纬度地理位置自动调整俯仰角，且采用相控阵列实现收发信号的自动跟踪。

5、然而，星链(starlink)系统使用的天线，为寻星和跟踪，通常采用的是电子扫描阵列雷达(electronically scanned array)，但是采用电子扫描阵列雷达的成本很高，且故障率也高。因此如何降低天线成本和故障率，成为亟待解决的问题。

6、本发明人从事同步卫星接收天线的制造有数十年的经验，因此积极研发如何运用传统卫星接收天线，来解决星链(starlink)系统天线的上述问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的，在于提供一种复合机构式星链卫星接收天线，其在单一接收装置上利用两个碟型天线反方向交叉摆动，组合成可迅速换手至新的目标卫星的“复合机构式”接收天线，可取代传统vsta目前所使用两个独立天线，及星链系统的“相控阵列”电子式天线，具有降低成本且故障率低的功效增进。

2、为达上述目的，本发明所采用的技术手段如下:

3、本发明提供一种复合机构式星链卫星接收天线，包含：一底座，其座上设有直立向的中心轴；一水平轴调整装置，设在该底座上，包括：一回转座，其底部连接一第一皮带轮，且设在该中心轴上；一第一马达，设在该回转座上，其转动轴上经由一第一传动皮带带动该第一皮带轮，进而连动该回转座可在该中心轴上呈顺时针或逆时针转动；一星链卫星轨道调整装置，设在该回转座上方，包括：一直立架，该直立架前、后两端的纵向上设有一第一轴座及一第二轴座，其上可分别设置一第一转轴及一第二转轴，且该第一转轴及第二转轴纵向之间连接一承座，该承座的纵向长度大于其横向的宽度，使该承座可随着该第二转轴的转动而呈左、右摆动；再者，该承座中间设有一横向轴，该横向轴左、右两端穿伸出该承座且固定在该承座上，该横向轴左、右两端分别连接一第二皮带轮及一第三皮带轮；一组碟型天线，由一第一碟型天线及一第二碟型天线，呈一前一后反方向对称的设在该承座的左、右两侧，其分别由一第一手臂及一第二手臂所带动，而该第一手臂及第二手臂分别连接固定在该第二皮带轮及第三皮带轮上，该第二皮带轮及第三皮带轮再分别由一第二马达及一第三马达以一第二传动皮带及一第三传动皮带所驱动，使分别连接固定在该第二皮带轮及第三皮带轮上的该第一手臂及第二手臂可在该横向轴左、右两端上转动，进而可带动该第一碟型天线及第二碟型天线在该承座上，前、后反方向交叉摆动，用以换手(handover)追踪低轨道的星链卫星；一仰角调整装置，设在该直立架上，包括：一第四马达，一第四皮带轮，设在该第二转轴上，该第四马达经由一第四传动皮带驱动该第四皮带轮，进而带动该承座以该第一、二转轴为中心，呈左、右摆动，用以调整该第一碟型天线及第二碟型天线的仰角；以及一组极化调整装置，由一第一极化调整装置及一第二极化调整装置所组成，分别设在该第一手臂及第二手臂上方，其中该第一极化调整装置包括：一支撑座，为中空体且内侧端固定在该第一手臂的上端部；一第五马达设在该支撑座的底部，其转动轴伸入该支撑座内，经由一第五传动皮带带动一第五皮带轮，该第五皮带轮可在一轴心上转动，且其上端部凸伸出该支撑座上方，进而连动该第一碟型天线偏转；又该第二极化调整装置与该第一极化调整装置具有相同构造，用以带动该第二碟型天线偏转；以此，组合成一复合机构式星链卫星接收天线，可控制该第一碟型天线及第二碟型天线换手追踪星链卫星轨道，并能同时调整水平轴、仰角及极化方向，达到接收星链卫星的信号的目的。

4、依据前揭特征，该第二马达及第三马达分别设在该第一手臂及第二手臂上。

5、依据前揭特征，该第四马达设在该第二轴座上。

6、依据前揭特征，还包括一天线控制设备，其包含有：一接收器、一控制器及一存储器，利用该控制器可以处理由接收器接收的数据和存储在存储器中的数据，进而可以产生用于控制该机构式星链卫星接收天线的控制信号可以分别控制第一马达、第二马达、第三马达、第四马达、第五马达转动，用以调整机构式星链卫星接收天线的仰角(elevationangle)、倾斜角(oblique angle)、方位角(azimuth angle)及极化位置。

7、依据前揭特征，该第一碟型天线及第二碟型天线包括为：矩型、圆型或椭圆型所构成。

8、以此，本发明以机械结构组成一组可迅速换手至新的目标卫星的复合机构式星链卫星接收天线，取代vsta目前所使用两个独立天线，及星链系统所使用的相控阵列电子式天线，达到降低成本及故障率，进而具有使星链卫星天线普及化及稳定性提高的功效增进。

技术特征：

1.一种复合机构式星链卫星接收天线，其特征在于，包含：

2.如权利要求1所述的复合机构式星链卫星接收天线，其特征在于，该第二马达及第三马达分别设在该第一手臂及第二手臂上。

3.如权利要求1所述的复合机构式星链卫星接收天线，其特征在于，该第四马达设在该第二轴座上。

4.如权利要求1所述的复合机构式星链卫星接收天线，其特征在于，还包括一天线控制设备，其包含有：一接收器、一控制器及一存储器，该控制器能够处理由接收器接收的数据和存储在存储器中的数据，进而产生用于控制该机构式星链卫星接收天线的控制信号以分别控制第一马达、第二马达、第三马达、第四马达、第五马达转动，用以调整机构式星链卫星接收天线的仰角、倾斜角、方位角及极化位置。

5.如权利要求1所述的复合机构式星链卫星接收天线，其特征在于，该第一碟型天线及第二碟型天线包括为：矩型、圆型或椭圆型所构成。

技术总结
本发明公开一种复合机构式星链卫星接收天线，包含设在一底座上的水平轴调整装置；一组碟型天线，呈反向对称的设在水平轴调整装置上的左、右两侧，其分别由一第一手臂及一第二手臂所带动；一星链卫星轨道调整装置，可带动第一手臂及第二手臂在一承座上反方向交叉摆动，使左、右碟型天线可换手(handover)追踪星链卫星；且由一仰角调整装置及一组极化调整装置，可同时调整碟型天线的仰角及极化方向，以此在单一接收装置上利用两个碟型天线反方向交叉摆动，组合成可迅速换手至新的目标卫星的“复合机构式”接收天线，可取代传统VSTA目前所使用的两个独立天线，及星链系统的“相控阵列”电子式天线，具有降低成本且故障率低的功效增进。

技术研发人员：沈文灶
受保护的技术使用者：也翔国际股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5