X波段便携式无人机跟踪天线

X波段便携式无人机跟踪天线方案
目前国内外无人机大量使用，无人机的作用距离也是越来越远，但无人机
的实时数据/图像传输却困扰着无人机的使用。军用无人机或超大型无人机采用
卫星传输方式，生产成本和使用成本都非常高，且数据传输量小，不能满足大
数据图像传输。本方案是能保证50M以上图像传输，且作用距离超过400公
里以上。通过用对无人机的信号进行扫描跟踪，近场采用全向天线，远场采用
平板天线加高精度跟踪接收机（信标机）进行最大值扫描，驱动伺服系统跟随
信标机进行跟踪。本方案是成都宇通信标给天津中为提供，用于无人机低成本
大数据图传。

功能
地面天线系统：架设地面，用于与无人机进行跟踪通信，适应野外便携使用。
天线系统主要由天馈部分和伺服跟踪部分构成，其中天馈部分包含全向天线和
定向天线。无人机起降过程使用全向天线，无人机飞离地面系统1公里左右距
离后使用定向天线。本方案中，高精度的跟踪接收机是保证跟踪精度的核心，
不仅仅要有高精度，还需要有高动态响应，对跟踪接收机指标要求很高。

机载天线：安装于无人机腹，用于无人机与地面系统的通信。

技术条件
（1） 机载全向天线：
 工作频率：X波段，带宽≥50MHz
 增益：≥2.0dBi
 极化方式：垂直极化
 不圆度：≤2dB
 驻波比：≤1.3（在保证带宽不超过50MHz的前提下可以作到1.3）
 重量：≤150g
 天线尺寸：高度 ≤100mm；地面跟踪天线系统：

（2） 地面定向天线：
 天线形式：平板型
 天线口径：≤400mm×210mm
 工作频率：X波段，带宽≥50MHz
 增益：≥25dBi（包含天线罩损失，天线罩损失≤5％）
 极化方式：垂直极化
 驻波比：≤1.3（在保证带宽不超过50MHz的前提下可以作到1.3）
 天线接口：SMA母

（3） 地面全向天线：
 工作频率：X波段，带宽≥50MHz
 增益：≥2.0dBi
 极化方式：垂直极化
 不圆度：≤2dB
 驻波比：≤1.3（在保证带宽不超过50MHz的前提下可以作到1.3）
 天线接口：SMA母
（4） 跟踪接收机（信标机）
工作频率：X波段，
输入功率：-100～-50dBm
最小监测信噪比：C/N0≤46dBc/Hz
捕获带宽：25KHz、50KHz、100KHz、 200KHz 可配置
捕获时间：≤3ms
跟踪电压斜率：0.1～ 2.0（7mV/dB～140mV/dB），
信号识别精度：0.1dB
信号处理精度：0.01V
（5） 伺服与转台：
 转台工作模式：电动二维转台
 跟踪方式：圆锥扫描
 内部电路接口2路4线（射频开关TTL电平+信标电压信号）
 方位面增加硬件零位（外罩增加零位标识）
 俯仰面、方位面输出数字角度值
 手动、自动切换控制
 门限电平可设置
 增加手动停止伺服跟踪（超程使用）
 输入无人机和地面设备的GPS信号
 滑环+关节（射频关节频率范围0—3GHz）
 外壳增加十字水平气泡（要求在安装时尽量保证水平）
 信号跟踪速度：≥2°/S（精准跟踪）
 信标信号接口：0 — 3.3VDC
 方位角跟踪范围：0°～ 360°无限制
 俯仰角跟踪范围：-20°～ 90°（天线罩保证无遮挡到-15°位置）
 伺服跟踪精度：优于1/5波束宽度
 电机调转速度：≤60°/S（初始扫描）
 电机调转加速度：≤100°/S²
 天线系统总重量：≤10kg
 系统供电：24VDC-2A
 系统功率：≤40W
 信号输出接口：50欧姆N型母头

 电源接口：8芯航插（电源输入+422/485数据线）
 内部提供二次电源：+6VDC 10W（精度≤1％）
 转台安装方式：三脚架
 底盘增加减震垫
 天线外轮廓：￠645mm（底盘） X 330mm（高）

工作环境要求:
（1） 工作环境温度：-20°C～70°C 贮存环境温度：-40°C～
70°C
（2） 工作环境相对湿度：≤95％
设计示意图：
此跟踪系统加上惯导系统能满足动态接收跟踪。
2017年8月16日